1、制材學課程設計指導書材料科學與技術學院 劉 渝一、課程設計的目的意義通過制材車間工藝設計，進一步熟悉和掌握制材工藝和制材生產(chǎn)線的設計方法。二、設計任務根據(jù)“制材學課程設計任務書” 給定的項目,進行有關數(shù)據(jù)的計算、設備的選型、工藝流程設計、車間平面布置與繪制、設計計算說明書的編寫,完成“制材工藝設計”。三、設計步驟1、原木和鋸材數(shù)據(jù)的計算原木平均徑級、平均單根材積、總根數(shù)計算；鋸材平均長、寬、高尺寸計算。2、設計下鋸圖根據(jù)原木和鋸材平均尺寸進行下鋸圖設計計算，并按合理的工藝畫出下鋸圖。3、計算出材率和木材平衡表根據(jù)平均下鋸圖計算主產(chǎn)和綜合出材率、得出木材平衡表。4、確定工藝流程，分配鋸口數(shù)計算出

2、材率、單位產(chǎn)量及木材平衡表，確定各鋸機加工的鋸口數(shù)量。5、生產(chǎn)率和設備臺數(shù)計算計算單位時間產(chǎn)量和需要設備型號、數(shù)量。6、工藝布置根據(jù)工藝流程將選用的設備具體布置在車間里，畫出工藝布置平面圖。7、計算技術經(jīng)濟指標計算車間各項技術經(jīng)濟指標。（詳見設計例）8、寫出設計計算說明書。四、設計要點1、 設計依據(jù)制材學課程設計任務書；制材學課程中介紹的工藝方法和設備特點。2、 采用資料設計計算中需要的采用的數(shù)據(jù)從指定的數(shù)據(jù)表中選用。在選擇設備時，可以參考有關設備廠商的樣本。應盡量引用正式發(fā)表的資料或數(shù)據(jù)。3、 出材率的預計題目如給定為“年產(chǎn)鋸材xx立方米”，為了計算原木總耗用量和有關數(shù)據(jù)，需要根據(jù)經(jīng)驗先假定

3、出材率。如果“假定出材率”與由平均原木下鋸圖計算出的出材率差值過大（例如相差3%以上），應重新假定出材率再次計算。4、 鋸口分配根據(jù)所選鋸解工藝/設備確定各鋸機按工藝應完成的鋸口數(shù)量。鋸機一般是專門完成某項工序，但在采用跑車帶鋸時，因為毛方再剖鋸口多，而跑車帶鋸完成鋸口少且是單鋸口鋸解，為了減輕毛方再剖鋸機的工作量，可以將毛方上的鋸口分給跑車帶鋸完成。5、鋸機動作時間的選取鋸機在鋸解時，其工作效能由每個動作的時間決定，不同鋸機的動作組成不同。例如，跑車帶鋸開始鋸解一根原木第一個鋸口的動作是：上木（時間）：將原木從楞臺送上跑車并適當翻轉(zhuǎn)、固定（卡木）的時間；往程（時間）：跑車從楞臺（上木點）至原

4、木小頭端接觸鋸齒的時間；鋸口（時間）：原木鋸解時間（即木材小頭接觸鋸齒開始鋸解至木材大頭脫離鋸條）；返程（時間）：跑車返回時間（跑車與木材快速返回開始鋸解位置，小頭縱向遠離鋸齒約8cm）。如下圖示。由于設備特點，原木翻轉(zhuǎn)時跑車需要退回楞臺處，因此，原木/毛方翻轉(zhuǎn)一次需要加一個“往程”。一根原木鋸解完最后一個鋸口時需要有一個“卸料”時間，即卡木勾松開，將木料卸下跑車。請參考設計例中的選用方法。6、這種用平均值計算來設計制材生產(chǎn)線的方法有一定局限，實際工作中要完成設計還需要作充分的調(diào)研，并參考更多的資料、考慮更多的有關問題，才能完成一個實用的工藝設計。五、設備布置設備布置是將選定鋸機和運輸機等安放

5、在車間適當位置。設備放置應重點考慮工藝的合理性，滿足工藝要求，能實現(xiàn)將原木鋸解成鋸材并運送出車間的各種功能。設備布置應合理利用車間面積：不應過分緊湊，不便生產(chǎn)；也不應空閑過大面積，造成浪費。布置內(nèi)容和步驟：1、根據(jù)工藝流程、所選用設備和設計者的設計思想確定車間的建筑形式，鋸機及運輸機的基本位置；2、根據(jù)加工原木的最大長度、設備尺寸和操作尺寸確定設備與建筑、設備與設備之間的間距；3、完善制材生產(chǎn)線其它內(nèi)容（如設置門、通道、設計投料口、安排修鋸間等）；4、完善圖紙（填寫標題欄、技術經(jīng)濟指標）。六、常見問題說明1、 工藝布置合理設計時應注意按鋸解工藝將設備合理布置；2、 圖紙符合工程制圖，廠房符合建

6、筑規(guī)范圖紙的墻、柱、窗、門應按建筑規(guī)范繪制；3、 尺寸標注完整應標注：車間總體尺寸、鋸機及其它設備的定位尺寸（縱向和橫向）；4、 圖例畫法注意鋸機、運輸機、階梯和投料口應按適當比例畫。例如：投料口不要畫得太寬。下面給出幾例畫法。注意只有設備的定位尺寸（縱向和橫向）才需要在圖紙上標出。A1、截斷圓鋸畫法例注：如鋸材截斷，滾筒應加長。A2、雙片裁邊圓鋸畫法例B1、人工進料臺式帶鋸機畫法例B2、小跑車臺式帶鋸畫法例B3、滾筒進料臺式帶鋸畫法例注：除跑車帶鋸外，其余鋸機進料端的貯料臺尺寸為：木材長度方向：木材長度-1米；木材直徑方向：3-4米。C、臥式帶鋸畫法例D、跑車帶鋸機畫法例注：1、縱向定位尺寸

7、=鋸機+間距+操作間+楞臺+過道=1.5+0.5+2+6+2=12米2、橫向定位尺寸=跑車寬度+通道=2 +1.5 =3.5米3、如果原木最大長度變化，縱向間距應隨變下面用一個完整的設計例子來說明。（設計例）制材學課程設計任務書一、設計題目“年產(chǎn)鋸材2.0萬立方米制材車間工藝設計”二、原始數(shù)據(jù)1、原木明細表（見附表1）。2、鋸材明細表（見附表2）。三、設計條件1、鋸材為二等材，即最大鈍棱率K=40%;2、制材車間單班生產(chǎn)；3、班工作時間為8小時；4、鋸路寬按 m=3.0mm 取；5、年工作日為220天；6、其它條件參考“制材學課程設計例”取用。四、設計要求1、完成制材工藝設計計算；2、繪出制材

8、車間工藝設計平面圖；3、編制設計說明書。附表1原木明細表樹 種：松 木 長 度：4 m (平均 長度范圍：2 - 8 m序號原木徑極占總材積比例%序號原木徑級占總材積比例%12021242822231344732431446742631548552831650563041752473251854483451956393662058310388216021140822622附表2鋸材明細表樹 種：松 木 長 度： 4 m (平均 度范圍：2 - 8 m序號鋸材寬度mm鋸材厚度mm占總材積%112012521401510316018104180211552002515620030107220401

9、0824040109260501010280505六、設計計算（一）計算原木和鋸材平均尺寸1.原木平均尺寸a. 原木總需要量：題目給定的是年鋸材量，故需要初步估算出年耗原木量，取平均出材率（主產(chǎn)）為60%，則年需原木為，取。由此可以得出以下原木數(shù)據(jù)表，其中材積由查表得出：原木數(shù)據(jù)表序號原木徑極該徑級材積單根材積該徑級根數(shù)1203680.16023002225520.19128903245520.22524544265520.26221075285520.30218286307360.34421407329200.38923658349200.437210693611040.4872267103

10、814720.5412721114014720.5972466124214720.6562244134412880.7171797144612880.782164715489200.849108416509200.919100117527360.92279918547361.06769019565221.14545620585221.22642621603681.31028122623681.397264總 計：36333b.平均直徑：，取c.平均單根材積：查原木材積表d.平均根數(shù)：根2.鋸材平均尺寸a.鋸材平均厚度： mmb.鋸材平均寬度：（二）設計下鋸圖1、判斷單雙方鋸材的平均寬度為=19

11、2mm，有2=382>0.71=255.6mm ，所以只能鋸解單方。2、毛方部分出材塊數(shù)可生產(chǎn)12塊主產(chǎn)（取鋸口M=3mm）。3、毛方部分出副產(chǎn)因毛方部分生產(chǎn)板皮尺寸小，故可忽略不計算。4、板皮部分出主產(chǎn)塊數(shù)： 所以N=2.76，取2塊。因上下板皮對稱，故N=2+2=4塊。5、 板皮部分出副產(chǎn)（忽略）6、 毛邊板出副產(chǎn)品由于每塊板皮出2塊毛邊版，需要計算每塊除鋸材寬度外地副產(chǎn)寬度。a. 第一塊毛邊板： b. 第二塊毛邊板：副產(chǎn)材積為V=2（62+106）×24×4×/=0.033。（三）計算出材率和木材平衡表1.出材率由下鋸圖（見后面附圖），共出產(chǎn) 12+2

12、×2=16塊。材積為 V=16×4×0.024×0.192=0.295。則主產(chǎn)出材率為 2.木材平衡表由下鋸圖可計算出鋸口長度，從而算出鋸末量，而小板皮的材積就等于：原木材積（主產(chǎn)材積+副產(chǎn)材積+鋸末材積）名 稱材積占原木材積%鋸材生產(chǎn)0.29560.6副產(chǎn)0.0336.8廢料小板皮0.10521.6鋸末0.05411.1總 計0.487100（四）確定工藝流程，分配鋸口數(shù)1.確定工藝流程因為題目未規(guī)定工藝類型，而產(chǎn)品是整邊鋸材，現(xiàn)采用帶鋸機為主機的典型工藝。工藝流程圖如下：2.鋸口數(shù)分配各主要工序完成鋸口數(shù)為（平均每根原木）：剖料 2個鋸口、毛方再剖

13、13個鋸口、板皮再剖 4個鋸口。（五）生產(chǎn)率和設備臺數(shù)計算1.主要工序生產(chǎn)率a.剖料： 由電鋸位置和鋸口位數(shù)可以確定出各操作動作次數(shù)所需時間取自參考教材表6-10中，“硬松”一欄，見下表：平均單根原木剖料動作時間表動作時間上木翻木往程鋸口返程卸料次 數(shù)112221每次時間(s4.23.33.310.93.81.9小 計4.23.36.621.87.61.9總 計t=45.4秒/根由此得每臺鋸機每班剖料最大生產(chǎn)量：/班式中：A為每班鋸解原木量，/班；Qp為單根原木材積（平均值），；Tg為班工作時間，等于T=8×60×60= 28800s；為機床時間利用系數(shù)，一般取0.8；t為

14、鋸解一根原木需要時間，秒/根。b.毛方再剖：毛方再剖各動作與剖料不全相同，且根據(jù)所選進料方式也有較大的差異，在此選用有軌小車進料，其動作時間見表。平均每根原木鋸解動作時間表動作名稱上木鋸口返程備注次 數(shù)11313動作時間由剖料動作時間稍加修正得到，以符合實際情況每次時間（s）4.210.93.8小 計4.2141.749.4總 計t=195.3秒/根由此得毛方再剖每臺鋸機每班最大產(chǎn)量：/班式中：A為每班鋸解原木量，/班；Qp為單根原木材積（平均值），；Tg為班工作時間，等于 T=8×60×60= 28800s；為機床時間利用系數(shù)，一般取0.8；t為鋸解一根毛方需要時間，秒/

15、根。（注：為方便計算，式中采用原木材積而不是毛方材積。）c.板皮再剖：按所需鋸解板皮長度計算，平均每根原木需4個鋸口。鋸解長度為：L=4×4=16 m/根d.每班需加工原木量為：/班e.每班需加工原木根數(shù)為： 根/班2.主要設備選型及臺數(shù)確定a.剖料：選用跑車帶鋸機，臺數(shù)由下式計算： 臺式中：Nb為臺數(shù)；Q班為每班加工原木材積；A為每臺鋸機每班最大產(chǎn)量。由于平均直徑較小，為36cm, 鋸輪48的跑車帶鋸可以滿足需要，選用型號為MJ3212的跑車帶鋸 1臺。其機床負荷系數(shù)：=Nb/N=0.7/1=0.7式中：為機床負荷系數(shù)，此系數(shù)一般應小于0.9；Nb為計算臺數(shù)；N為實際采用臺數(shù)。=0

16、.7<0.9，機床負荷滿足實用要求。b.毛方再剖：選用臺式帶鋸機，臺數(shù)由下式計算： 臺選用型號為MJ3910的42臺式帶鋸4臺。其機床負荷系數(shù)：=Nb/N=2.9/4=0.7=0.7<0.9，機床負荷滿足實用要求。c.板皮再剖：選用臥式帶鋸。臺數(shù)計算如下：每根原木的鋸解長度為16m/根，則每班鋸解長度為：=16×=16×317=5072 m/班查資料，臥式帶鋸進料速度最大為24 m/min，取20 m/min，則每班鋸解長度為：20×60×8×0.8=7680 m/班 （=0.8 為機床利用系數(shù)，班工作時間為8小時）所需臺數(shù)為： 臺

17、選用型號為MJ3712的臥式帶鋸1臺。機床負荷系數(shù)：=Nb/N=0.7/1=0.7=0.7<0.9，機床負荷滿足實用要求。d.裁邊：選用1臺雙圓鋸裁邊機，其產(chǎn)量較大，可滿足要求，型號為MJ1442。e.截斷：選用2臺圓鋸機，型號為MJ217。其中1臺用于跑車帶鋸剖料產(chǎn)生的板皮截斷、1臺用于毛方再剖生產(chǎn)的板皮的截斷。主要工藝設備如下表。主要工藝設備表工序名稱剖料毛方再剖板皮再剖截斷裁邊設備名稱跑車帶鋸臺式帶鋸臥式帶鋸圓鋸雙圓鋸數(shù)量14121型號MJ3212MJ3910MJ3712MJ217MJ1442f.運輸設備選型原木進車間選用原木鏈；楞臺上選用橫向鏈條；半成品和鋸材縱向用滾筒運輸、橫向

18、用鏈條運輸；鋸末、小板皮及小料用帶式運輸機運輸；選材線用橫向鏈條運輸。（六）工藝布置參見工藝設計平面圖。（七）有關技術經(jīng)濟指標1. 原木消耗量： 34000/年2鋸材產(chǎn)量： 20000/年3原木主產(chǎn)出材率： 60.6%4原木綜合出材率： 67.4%5鋸材為二等材，最大鈍棱率K=40%。6制材車間單班生產(chǎn)7班工作時間： 8小時。8年工作天數(shù)： 220天9車間機床臺數(shù)： 9臺10車間面積： 20×60=120011. 修鋸間面積： 6×10= 60七、設計評價本制材車間工藝為通用型，采用單鋸口的帶鋸為主機，生產(chǎn)靈活性大，可適用于不同原木情況和鋸材產(chǎn)品需要。其生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)量大，綜合出材率高。由于剖料采用跑車帶鋸機，機械進給，因此對勞動強度的要求不高。但是初期投資較高，適合投資較大的場合采用。 （注：設計評價根據(jù)自己