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提高木材在家具制造过程中的利用率

木材是一种质地优良、感官优美的天然材料,具有质地精致、坚硬、韧性好、易于加工、便于维修等优点,是一种沿用最久且最好的家具用材,同时成为用途最广泛的原材料之一,被各行业所青睐,随着国民经济的发展和人们生活水平不断提高,对木材原料需求的质量更趋于枯竭。我国是一个森林资源相对贫乏的国家,木材的利用大部分只能依赖进口,木材供需矛盾将进一步突出。近年来,木材消费需求以平均每年1430万立方米的速度迅猛增加,木材的价格以每年20%以上的速度在上涨,对于生产实木家具的企业来说,实木成本占总成本的60%以上,过去那种粗放式使用木材的方式已不能适应目前的形势,提高木材的利用率成为企业生存的根基。
提高木材的利用率是个综合问题,涉及家具制造过程中很多工艺环节和加工过程,本文就在产品设计、木料选料分级、木料部件画线、木料拼接、木料修补、部件加工等方面对提高木材利用率做初步的探讨。
1.产品设计阶段:
提高木材利用率,在产品设计阶段就必须考虑这个问题,家具产品的设计不仅仅是一个艺术和技术问题,也是一个经济问题,更是一个环境和资源问题。据统计,产品设计的费用虽然只占产品最终成本的一小部分,但仅产品结构设计阶段就决定一个产品寿命周期中60%的累积成本,到设计完成的时候,产品寿命中80%的累积成本就已经被决定。当产品进入生产阶段时,最多只能再影响总成本中的5%。这意味着产品设计工作完成后,大部分成本已成为约束性成本,后续阶段成本控制余地不大。可见家具设计对产品的成本起了决定性作用。比如说在设计产品的用的木料净料厚度的时候,必须要考虑和木料原材料的厚度的搭配,比如面板净料确定厚度为28mm,毛料厚度可以采用31-32mm,加工余量为4mm,厚度利用率就可以达到88%-90%,但是如果面板净料厚度为30mm,就需要采用 38mm厚度的毛料来加工,厚度利用率只能达到79%,利用率降低10%以上。又比如根据客户的需求的颜色及规定用材,在非重要部位,是否可以采用替代用材,用低档的木材替代高档木材,达到节约用料的效益;还有,在达到同样的外观效果及使用功能的同时,能否考虑更改结构,采用贴木皮的替代实木。再有,设计部件的时候,需要考虑到配料的时候是否能套裁以节约木料,等等。在产品设计阶段考虑到木料的节约利用,是投入最少,节约效果最明显的办法,在实际操作中,往往会因为设计时候的考虑不足,在产品投产后再和客户沟通更改设计,客户很难再同意更改。

2.木料选料分级阶段:
木材是天然材料,必定存在节疤、色差、腐朽、虫眼等天然缺陷,但是客户需要的产品的要求是不一样的,有的产品可以有大节疤,有的产品不能有大节疤,有的产品油漆是深颜色,可以使用有较大色差的木料,有的产品是浅色和本色,客户不接受大的色差存在,在主要部件上比如面板斗面,客户需要单面好的材料,比如椅子脚,客户需要四面都要好的木料,所以在木料进入生产以前,必须由有丰富配料经验的员工,对供应商提供木料原材料进行再次挑选,按照颜色差异,节疤大小分等级。在配料的时候,根据产品部件的要求,按等级领料,避免好的木料用在要求不高的部件,提高木材利用效率。木料选料分级的实施,在提高了木材利用的同时,也大大提高了配料生产效率。
3.木料部件画线阶段
经过预先挑选过的木料,同样存在很多的缺陷,而且每一根木料的情况都不一样必须由有经验的员工,根据部件的长短,按照先长料,后短料,先面料后其他的原则,对原材料进行画线,其目的是为了充分利用材料,在画线的过程中,根据每一根木料的具体情况,把部件需要的长度及宽度画在木料上,在画线的过程中把腐朽木,虫眼,开裂去除,节疤尽量取在部件的不显眼的位置。经过画线后再开锯断料,员工有足够多的时间去考虑如何提高木料的利用率,而且可以反复实验画线后达到木材利用的最佳效果。

4.木料拼接阶段
根据部件的形状进行拼接,是提高木材利用率的有效方法。主要的拼接方式有以下几种:
A.套拼:套拼配料适用于凹凸曲线形状的家具部件。配料时先估计一块板可套裁的部件数量,对于相关的部分可以拼一小块板套裁;也可套裁后将边角料再拼接,进行下一次套裁加工。有些部件(如床柱、台脚)呈大小头形状,可以考虑两根大小头套裁,这样配料比配方料可节省材料大约20%。套拼配料先要制作一块模板划线,然后用带锯剖开。大小头套拼要分别以两边为基准定长。尺寸大小的部件也可数根一起拼,但要先两边后齐头。注意两端必须垂直于该部件中心线。这样可以省去每根所放的加工余量。数根一起拼还要考虑后续机加工精度和加工工艺。
B.贴料: 许多家具部件如脚、局部凸起,不运用套拼的配料方法。采用贴料法可最大限度地减少用材。贴料方法是,先在芯料上划线确定贴料的位置后贴第一面,然后用双面刨或平刨刨第二拼贴面,然后贴第二面。为了方便后续加工,第二次贴料溢出基准面的胶水及偏移芯料的贴料必须清除,以形成两个互相垂直的加工基准面。小尺寸的贴料可选取边角料。贴料方法比整料少用净材约25%。
C.包裹法:包裹法是为充分利用珍贵木材资源,内芯用差一些的材料,外表用好材的配料方法。截面为方形的床柱可用此法。截面积越大,节材效果越明显。可将同厚度的端头短板经过:齐头——直边——端头开槽——穿条拼接——双面刨光——拼柱,制成芯材备用。经过制作芯材后,包裹在方柱内的包芯材可以接长。包芯材可以带死节、虫眼(需处理)、内裂,边材、心材,但要求材种相近,两端头包芯材不可见内裂,装配时可见的槽、榫眼要避开接缝。包芯材拼成柱后,两个光面与两块好板先拼,经刨两面后,再拼余下两面成方形,最后压刨成型。对于截面较大的床柱类产品,包芯法是提高木材利用率的主要方法。
木料的拼接,最关键是拼缝的强度,一定要注意正确选择胶水,以及在胶结过程中保持足够的压力。
5.木料修补阶段
部件修补是坯料出配料工段前的一道补救措施,也是一种节约木材、充分利用木材的常用方法、能修就不必重配。一个大的部件,有一点小的缺陷,如果重新配料浪费太大,通过专人修理后,就可以流到下一工序进行加工,比如四面刨加工后的次品,有跳刀痕,局部没有被刨到,一般较小的缺陷用纹色相近的同种木材修补,较大的缺陷则将该部分开掉,重贴一块。有些材种比如松木,客户不接受有大的死结,但是可以通过对死节进行钻孔后用树枝修补,然后再通过油漆车间描色处理后,客户可以接受。通过对部件修补,大大提高木料的利用率。
6.部件加工阶段
部件加工阶段,主要需要处理好木料的正反面问题,不同的部件,对木料的要求是不一样的,比如面板斗面,必须是好面朝外,如果在铣刀加工打线的过程中把面板反放了,造成线型打反了,这样会造成整个面板需要换料,浪费极大。同样的情况如,柜子的前脚一般要求两个面(正面和侧面)要求质量要好,如果打眼的方位不对,脚坏的两个面朝外,也会导致换料。在机加工的过程中首先要确认加工面,然后再加工是提高木料利用率的重要措施。
综上所述,木材利用率的提高是一个综合的过程,贯穿在家具设计、制造的每一个细节中,作为实木家具的生产企业,必须走节约资源型的生产模式,才可能达到持续发展的目的。

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