1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)材 料與工藝,第四章 木材及其加工工藝,第四章 木材及其加工技術(shù),4.1 常用木材及其性能 4.2 木材制品的成型技術(shù) 4.3 木材制品的表面裝飾工藝 4.4 木制品在設(shè)計(jì)上的注意點(diǎn),4.1 常用木材及其性能,（1）木材的特性、分類與結(jié)構(gòu) （2）木材的缺陷 （3）常用木材及其選用,（1）木材的特性、分類與結(jié)構(gòu),木材是一種優(yōu)良的造型材料，取材方便、分布廣，它有哪些特性？ 1 質(zhì)輕而堅(jiān)韌，富有彈性 由疏松多孔的纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成；密度在0.30.8之間，小于金屬、玻璃等；在縱向（生長方向）的強(qiáng)度大，抗壓、抗彎強(qiáng)度差 2 色澤悅目，紋理美觀 具有天然悅目的色澤和花紋紋理； 3 具有平衡和調(diào)節(jié)

2、空氣濕氣的功能 由管狀細(xì)胞組成；當(dāng)空氣中的蒸汽壓力大于木材表面水分的蒸汽壓時(shí)，木材向內(nèi)吸收水分，反之其水分向外蒸發(fā)；纖維結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)留有空氣，受溫度變化不明顯，熱膨脹系數(shù)低，受熱時(shí)不軟化 4 具有可塑性 蒸煮后可切片，熱壓下可彎曲成型,（1）木材的特性、分類與結(jié)構(gòu),5 易于加工成型和涂飾 易鋸、易刨、易切、易組合加工；木材的管狀細(xì)胞易吸濕受潮，對(duì)涂料的附著力強(qiáng) 6 具有良好的絕緣性能 熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率小，隨含水率增大，絕緣性降低 7 易變形、易燃 干縮濕脹，形狀和強(qiáng)度發(fā)生變化；著火點(diǎn)低。 8 各向異性,（1）木材的特性、分類與結(jié)構(gòu),木材的分類 按樹木成長狀況分類 外長樹，內(nèi)長樹(如熱帶樹) 按材

3、質(zhì)分類 軟木材和硬木材；軟硬程度可分六級(jí)。 按樹葉外觀形狀分類 針葉、闊葉；,針葉樹（軟材）： 樹干高大，且直。紋理平順,材質(zhì)均勻,易加工。 闊葉樹（硬材）： 樹干部分一般較短,多分枝。紋理多變化，材質(zhì)較硬,較難加工。 常見樹種： 針葉樹 紅松、馬尾松、杉木、紅豆杉、白松 (云杉、魚鱗松)、銀杏、臭冷杉、鐵杉、,云南松等。 主要產(chǎn)地在東北、長江流域及云南、貴州、四川等。 闊葉樹 東北榆、水曲柳、柞樹、橡樹、白樺、紫鍛、麻櫟、楠木、櫸木，樟木等。 主要產(chǎn)地在東北、內(nèi)蒙、華南等。 主要應(yīng)用：針葉材橫向強(qiáng)度高，彈性好、不易變形，主要做結(jié)構(gòu)材料； 闊葉材致密，硬度高，花紋好看，但易變形，主要做需要耐磨

4、或要求有美觀花紋的小物件或做裝飾面板。,（1）木材的特性、分類與結(jié)構(gòu),（1）木材的特性、分類與結(jié)構(gòu),木材的構(gòu)造 樹干：樹皮、木質(zhì)部、髓心三部分。,木材的切面 橫切面 徑切面 弦切面,根據(jù)產(chǎn)品造型的需要，合理利用木材的切面 1 橫切面 硬度大，耐磨損，但易折斷，難刨削 2 徑切面 通過髓心，與年輪垂直。徑切面板材收縮小，不易翹曲，木材挺直，牢度較好 3 弦切面 形成山峰狀或V字形美麗紋理，但易翹曲變形,（1）木材的特性、分類與結(jié)構(gòu),（2）木材的缺陷,木材的缺陷有哪些？ 1.節(jié)子 2.變色 3.腐朽 4.蟲害 5.裂紋 6.夾皮 7.彎曲 8.斜紋和純棱,（3）常用木材及其選用 1、原木 伐倒的樹

5、干經(jīng)過去枝去皮后按規(guī)格鋸成的一定長度的木材。分為直接使用的原木和加工使用的原木兩種。 直接使用的原木一般用作樁木、坑木以及建筑工程所用的原木,通常要求具有一定的長度,較高的強(qiáng)度； 加工使用的原木是作為原材料加工用的,是將原木按一定規(guī)格尺寸鋸切后的木材,又稱為鋸材,鋸材按其寬度和厚度的比例關(guān)系又可分為板材、方材和薄木等。 板材橫斷面寬度為厚度的3倍及3倍以上者 方材橫斷面寬度不足厚度的3倍者 薄木厚度小于1mm的薄木片。厚度在0.05至0.2mm的稱為微薄木。,2、人造板材 利用原木、刨花、木屑、廢材及其他植物纖維為原料，加入膠粘劑和其他添加劑而制成的板材。人造板材幅面大,質(zhì)地均勻,表面平整光滑

6、,變形小,美觀耐用,易于加工。人造板材種類很多,常見的有膠合板、刨花板、纖維板、細(xì)木工板及各種輕質(zhì)板等,廣泛用家具、建筑、車船等方面。,2.人造板材,膠合板 用三層或奇數(shù)多層刨制或旋切的單板，涂膠后經(jīng)熱壓而成的人造板材，各單板之間的纖維方向相互垂直（或成一定角度）、對(duì)稱，克服了木材的各向異性缺陷。 優(yōu)點(diǎn)：幅面大而平整美觀，不易干裂、縱裂或翹曲； 具有一定的隔火性、防蛀性和良好的隔音性,膠合板,.,2.人造板材,刨花板 利用木材加工廢料加工成一定規(guī)格的碎木、刨花后，在使用膠合劑經(jīng)熱壓而成的板材。 優(yōu)點(diǎn)：幅面大，表面平整，隔熱、隔音性能好，縱橫面強(qiáng)度一致，加工方便，表面還可以進(jìn)行多種貼面和裝飾 缺

7、點(diǎn)：重量較大，握釘力較差,2.人造板材,纖維板 利用木材加工廢料或植物纖維作原料，經(jīng)過破碎、浸泡、制漿、成型、干燥和熱壓等工序制成的一種人造板材 優(yōu)點(diǎn)：纖維板結(jié)構(gòu)均勻、西魏、各向強(qiáng)度一致，耐磨、不易脹縮、開裂和翹曲,2.人造板材,細(xì)木工板 用短小木條拼接，兩面再膠合兩層表板。 優(yōu)點(diǎn)：堅(jiān)固耐用、板面平整、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易變形等 空心板： 由空心的木框或帶某種少量填充物的木框構(gòu)成，兩面再膠壓上膠合板或纖維板。,3、新穎木材 近年來,國內(nèi)外研制出許多新穎奇特的木材 (1) 有色木材 日本研制出一種有色木材。先將紅色和青色的鹽基染料裝進(jìn)軟管直接注入杉木樹干靠近根墓的地方,4個(gè)月后即可采伐使用。這神木材從

8、上到下渾然一色,而且永不褪色,加工成家具后,表面不需要再涂飾美化。,(2) 特硬木材 加拿大最近推出比鋼鐵還要硬的覆蓋木材。這種木材是把木材纖維經(jīng)特殊處理,使纖維互相交結(jié),再把合成樹脂覆蓋在木材表面,經(jīng)微波處理而成。這神新型木材不彎曲、不開裂、不縮脹,可用作屋頂棟梁、門、窗、車廂板等。,(3) 陶瓷木材 日本制成一種陶瓷人造木材。以經(jīng)高溫高壓加工而成的高純度二氧化硅和石灰石為主要原料,加入塑料和玻璃纖維等制成的。這神木材具有不易燃燒、不變形、不易腐爛、重量輕和容易加工等優(yōu)點(diǎn),是一種優(yōu)異的建筑材料。,(4)鐵化木材 原蘇聯(lián)利用鐵化工藝法,將質(zhì)地松軟的木材在真空中用油處理,然后再像燒磚一樣配焙燒,

9、木材就變得如金屬般硬,同時(shí)具有防火抗腐的功能。此技術(shù)為充分利用松軟木材創(chuàng)造了條件。,(5)防火木材 保加利亞研制成一神奇特的溶液,木材被它浸過后,就不會(huì)燃燒了。經(jīng)過溶液處理的木材,主要用來制造船舶上許多不能用鋼鐵制作的零部件,為船舶安全帶來了可靠保障。,(6)染色木材 美國研究出有趣的浸染技術(shù),在幾分鐘的時(shí)間里,讓木材從裝有錫水的槽中通過,既能使木材呈現(xiàn)出金黃、咖啡、烏黑等顏色,又可燙出美麗的花紋,不僅色彩自然而且防腐耐用。,(7)模壓木材 我國采用模壓木制品技術(shù)制作木器,其最大特點(diǎn)是不需要上等木材,可使用農(nóng)場(chǎng)最新采伐的橡膠木、防護(hù)林等小徑木和枝杈材等低質(zhì)木材,加上膠合劑和化學(xué)添加劑,通過專門

10、的模具,在高溫高壓下加熱成型。運(yùn)用這種最新技術(shù)生產(chǎn)的各種家具,不怕風(fēng)吹、日曬、雨淋、不開裂、不變形。,(8)澆鑄木材 日本研制出一種液體化學(xué)木材。它是由木屑、環(huán)氧樹脂、聚氨脂澆鑄成型的。可根據(jù)需要固定成型,不需要做精細(xì)加工,具有天然木材一樣的木紋和光澤,而且成本比天然木材低。,(9)工藝品用人造木材 以往版畫和雕刻用基材,都是使用特定的優(yōu)質(zhì)木材。不僅來源有限,而且由于木材存在著難以克服的缺點(diǎn),如材質(zhì)有方向性，縱向和橫向的硬度明顯不同,且會(huì)因濕度變化而引起翹曲和裂紋,因而影響作品的質(zhì)量。 工藝品用人造木材不存在上述缺點(diǎn)它是將低密度聚乙烯或高密度聚乙烯、填充劑碳酸鈣或高嶺士以及硬度調(diào)整劑滑石粉,按

11、比例混合均勻,然后加入發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑、交聯(lián)劑及顏料等,攪拌均勻,混煉后注入成型機(jī)的金屬模中,加壓加熱后,即得到具有微細(xì)氣泡的工藝品用人造木材。 這種材料可以代替木材用作版畫板、室內(nèi)外裝飾和建筑物裝飾材料,也可用于雕刻等。,(10) 脫色木材 木材種類繁多,木質(zhì)顏色相差甚大,即使用同一種木材也常有墨水線及斑紋,不利于制作高技術(shù)的全淺色或原色木制品。將過氧化氫、氨水和水配成木材脫色劑,用毛刷涂在斑紋或墨水線的木質(zhì)上,可消除斑紋或墨水線,制成脫色木材。,4.2 木材制品的成型技術(shù),一、 成型加工的基本知識(shí) 1.木材成型加工的基本操作 木材在由制材品到制成品的過程中，常需要經(jīng)過多種加工工藝，其中包括

12、鋸削、刨削、尺寸度量和劃線、鑿削、砍削、鉆削、拼接，裝配和成型后的表面修飾等。 主要工藝： （1）木材的鋸割 （2）木材的刨削 （3）木材的鑿削 （4）木材的銑削,（1）木材的鋸割 木材的鋸割是木材成型加工中用得最多的一種操作。按設(shè)計(jì)要求將尺寸較大的原木、板材或方材等，沿縱向、橫向或按任一曲線進(jìn)行開板、分解、開榫、鋸肩、截?cái)?、下料時(shí)，都要運(yùn)用鋸割加工。 木材鋸割時(shí)的主要工具是各種結(jié)構(gòu)的鋸子，利用帶有齒形的薄鋼帶鋸條與木材的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使具有鑿形或刀形鋒利刃口的鋸齒，連續(xù)地割斷木材纖維，從而完成木材的鋸割操作。,木工手工鋸 木工用鋸中最常用的是框鋸和刀鋸。 框鋸也稱拐鋸，如圖所示。其中 縱向鋸用于

13、順著木紋作縱向直線切削。 橫向鋸用于作垂直木紋方向的直線切削。 曲線鋸用于鋸割內(nèi)外曲線或圓弧。 刀鋸也有很多種結(jié)構(gòu),它攜帶方便，適合于在框鋸操作不便的場(chǎng)合下使用.,雙刃鋸其兩側(cè)邊分別有縱向鋸齒和橫向鋸齒，可以作縱橫兩向鋸割，適用于鋸割薄木板、膠合板等長而寬的木質(zhì)材料。 夾背刀鋸鋸片較薄、鋸齒細(xì)密，鋸割表面光潔。 頭刀鋸鋸齒較粗，只能沿橫向鋸割木料。,木工鋸割機(jī)床 木材加工中常用的鋸割機(jī)床，一般可分為帶鋸機(jī)和圓鋸機(jī)兩大類。 帶鋸機(jī)是將一條帶鋸齒的封閉薄鋼帶繞在兩個(gè)鋸輪上，使其高速移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋸割木材。在這種機(jī)床上不僅可以沿直線鋸割，還可完成一定的曲線鋸割。,木工鋸割機(jī)床 圓鋸機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的圓鋸

14、片對(duì)木材進(jìn)行鋸割的機(jī)床,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)易，操作和維修方便，生產(chǎn)效率高，因此應(yīng)用廣泛。,（2）木材的刨削 刨削也是木材加工的主要工藝方法之一。木材經(jīng)鋸割后的表面一般較粗糙且不平整，因此必須進(jìn)行刨削加工，木材經(jīng)刨削加工后，可以獲得尺寸和形狀準(zhǔn)確、表面平整光潔的構(gòu)件。 木材刨削加工的主要工具是各種刨子。利用與木材表面成一定傾角的刨刀的鋒利刃口與木材表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使木材表面一薄層剝離，完成木材的刨削加工。,木工刨 木工刨是常用的主要手工具之一，根據(jù)刨削面平、直、圓、曲的各種不同需要，刨的種類很多，一般按其用途和構(gòu)造可分為平刨、槽刨、邊刨、鐵刨、特形刨（球形刨、軸刨）等。,平刨是木工作業(yè)中使用最廣

15、泛的一種手工刨，按其用途可分為荒刨、長刨、大平刨、拉刨、凈刨等，它們的結(jié)構(gòu)基本相同，只是刨床的長度和刨刃對(duì)刨底的傾斜角度不同。 槽刨、邊刨、鐵刨以及特形刨，用于在木材表面開槽、裁口或作特殊表面加工的場(chǎng)合。,木工刨削機(jī)床 木工刨削機(jī)床是通過刀軸帶動(dòng)刨刀高速旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行切削加工的。 一般可分為平刨床和壓刨床兩大類。 木工平刨床普遍采用手工操作，切削時(shí)用手把持并推動(dòng)工件使之緊貼工作臺(tái)面進(jìn)料，形成工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，于是高速旋轉(zhuǎn)的刨刃即對(duì)工件進(jìn)行刨削加工。平刨床主要用來刨削工件的平面。,木工刨削機(jī)床 壓刨床也是利用刀具軸的高速旋轉(zhuǎn)，使刨刀獲得很高的切削速度，刨削時(shí)借壓輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)工件產(chǎn)生滾壓進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，達(dá)到自

16、動(dòng)進(jìn)料，實(shí)現(xiàn)工件的刨削加工。壓刨床的主要用途是將平刨床刨好基準(zhǔn)面的工件，再刨成所需厚度。,（3）木材的鑿削 木制品構(gòu)件間結(jié)合的基本形式是框架榫孔結(jié)構(gòu)。因此，在木制品構(gòu)件上開出榫孔的鑿削，是木制品成型加工的基本操作之一。 木材鑿削加工時(shí)的主要工具是各種鑿子，利用鑿子的沖擊運(yùn)動(dòng)，使鋒利的刃口垂直切斷木材纖維而進(jìn)入其內(nèi)，并不斷排出木屑，逐漸加工出所需的方形、矩形或圓形榫孔。 木材鑿削加工時(shí)的主要工具是各種鑿子，利用鑿子的沖擊運(yùn)動(dòng)，使鋒利的刃口垂直切斷木材纖維而進(jìn)入其內(nèi)，并不斷排出木屑，逐漸加工出所需的方形、矩形或圓形榫孔。,木工鑿 木工鑿按刃口形狀分為平鑿、圓鑿和斜鑿，其中平鑿用得最多。,木工榫孔機(jī)

17、床 木工榫孔機(jī)床的類型很多，如圖所示是用得最普遍的立式榫孔機(jī)。工件上的榫孔是空心插刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)插削和配裝在插刀內(nèi)的鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鉆削聯(lián)合加工形成的。,（4）木材的銑削 木材成型加工中，凹凸平臺(tái)和弧面、球面等形狀的加工是比較普遍的，其制作工藝比較復(fù)雜，一般是在木工銑削機(jī)床來進(jìn)行的。 木工銑床是一種萬能性設(shè)備，它能完成各種不同的加工，例如直線成形表面的加工和平面加工，但主要用于曲線外形加工。它是木材制品成型加工中不可缺少的設(shè)備之一。,2.木制品的結(jié)構(gòu) 木制品構(gòu)件間的結(jié)合方式稱為木制品的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的木制品其最基本的結(jié)構(gòu)形式是框架榫孔結(jié)構(gòu)。近年來，由于材料、設(shè)備和工藝技術(shù)的改革和創(chuàng)新，出現(xiàn)了板式結(jié)

18、構(gòu)、曲木式結(jié)構(gòu)和折疊結(jié)構(gòu)等。,（1）框架式結(jié)構(gòu) 這是實(shí)木木制品最基本和最常見的結(jié)構(gòu)形式，它以較細(xì)的縱橫撐擋為骨架，以較薄的裝板鋪大面，以榫頭和榫孔來聯(lián)結(jié)。這種結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)又結(jié)實(shí)、輕巧，制品尺寸和形狀的穩(wěn)定性也較好。但框架式結(jié)構(gòu)對(duì)木材質(zhì)量和結(jié)合技術(shù)要求較高，不易實(shí)現(xiàn)較高程度的機(jī)械化和自動(dòng)生產(chǎn)。,（2）框架結(jié)構(gòu)常用的結(jié)合形式 框架結(jié)構(gòu)采用不同的結(jié)合方式對(duì)制品的美觀和強(qiáng)度、加工過程和成本等，均有很大的影響 榫結(jié)合 這是由榫頭插入榫孔構(gòu)成的結(jié)合。根據(jù)結(jié)合部位的尺寸、位置、構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的作用等的不同，榫頭有各種形式，各種榫又視制品結(jié)構(gòu)的需要，有明榫和暗榫之分。,膠結(jié)合 膠結(jié)合是木制品常用的一種結(jié)合形式，主

19、要用于實(shí)木板的拼接及榫頭和榫孔的膠合，其特點(diǎn)是制作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)牢固、外型美觀，產(chǎn)品不受手工工藝的局限。木材具有良好的膠合性能。,螺釘與圓釘結(jié)合 螺釘與圓釘?shù)慕Y(jié)合強(qiáng)度取決于木材的硬度和釘?shù)拈L度，并與木材的紋理有關(guān)。木材越硬、釘直徑越大、長度越長、沿橫紋結(jié)合，則強(qiáng)度大，否則強(qiáng)度小。 （3）板材拼接常用的結(jié)合形式 木制品上較寬幅度的板材，一般都是采用實(shí)木板拼接成人造板。采用實(shí)木板拼接時(shí)，為減小拼接后的翹曲變形，應(yīng)盡可能選用材質(zhì)相近的板料。用膠粘劑或既用膠粘劑又用榫、槽、釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)，拼接成具有一定強(qiáng)度的較寬幅面板材。,二、 木制品的加工工藝過程 以最簡(jiǎn)單的框架式木制品為例，簡(jiǎn)要介紹木制品成型加工的工藝過程

20、。 1. 配料 一件木制品是由若干構(gòu)件組成的，這些構(gòu)件的規(guī)格尺寸和用料通常要求是不同的，按照?qǐng)D紙規(guī)定的尺寸和質(zhì)量要求，將成材或人造板鋸割成各種規(guī)格毛料（或凈料）的加工過程稱為配料，這是木制品加工的第一道工序。,2. 構(gòu)件的加工 經(jīng)過配料后，即要對(duì)毛料進(jìn)行平面加工、開榫、打孔等，由此加工出具有所要求的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)和表面粗糙度的木制品構(gòu)件。 （1）配料加工 配料加工主要指從原料板材，經(jīng)鋸割加工，制成所需要的毛料的過程 （2）基準(zhǔn)面的加工 為獲得構(gòu)件正確的形狀、尺寸和光潔的表面，并保證后續(xù)工序定位準(zhǔn)確，必須對(duì)毛料進(jìn)行基準(zhǔn)面的加工，它是后續(xù)加工的尺寸基準(zhǔn)?？衫檬止て脚倩蛟谄脚俅?、銑床上完成。 （

21、3）相對(duì)面的加工 基準(zhǔn)面加工完成后，即可以基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)加工出其它幾個(gè)表面，以便最后獲得平整、光潔、具有符合技術(shù)要求的形狀和尺寸規(guī)格的木制品構(gòu)件。 （4）榫頭和榫孔的加工 在采用榫結(jié)合方式的部位，應(yīng)在相應(yīng)的構(gòu)件上分別加工出榫頭和榫孔,3. 裝配 按照木制品結(jié)構(gòu)裝配圖以及有關(guān)的技術(shù)要求，將若干構(gòu)件結(jié)合成部件，或?qū)⑷舾刹考蜆?gòu)件結(jié)合成木制品的過程，稱為裝配。對(duì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單的木制品，可直接由構(gòu)件裝配成成品。而對(duì)比較復(fù)雜的木制品，則需要把構(gòu)件裝配成部件，待膠液固化后再經(jīng)修整或加工，才能最后裝配成木制品。,3. 裝配,1. 榫結(jié)合 2. 膠結(jié)合 3. 鏍釘與圓釘結(jié)合 4. 板材拼接形式,4.3 木材制品的表面裝飾工藝,木制品的表面涂飾 木制品制成后，一般需要進(jìn)行表面涂飾、著色，以提高制品的表面質(zhì)量和防腐能力，增強(qiáng)制品外觀的美感效果。 通常包括幾道工序： 1）表面處理 包括去除木材表面的臟污、膠跡、磨屑、松脂，及膩平局部節(jié)子、裂紋、孔洞、凹坑等缺陷和砂磨等。 2）木材著色 指的是為保持木紋肌理效果