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关于木工家具制造生产中的那些钻孔工艺

  众所周知,打孔工艺是板式家具生产工艺中不可缺少的工艺。一个板式家具产品的零件打孔工艺组织是否合理,直接影响到生产效率和生产成本。而成组技术,是将企业的多种产品、部件和零件按一定的相似性准则分类编组,并以这些组为基础,组织生产的各个环节,从而实现多品种、中小批量的产品设计制造和管理的合理化。是一种可以提高中、小批量产品生产效率的新技术。

  最简单的钻孔方式可采用普通台钻、单轴钻或手电钻。而大指生产,则要采用标准钻孔板或通用钻模来进行钻孔加工:钻孔时要求孔径大小要一致,这就要求钻头的刃磨要准确,不应使钻头形成椭圆或使钻头的直径小于钻孔的直径,防止出现扩孔或孔径不足等现象。

  钻孔的深度要一致,这一点要求钻头的刃磨高度要准确,新旧钻头不能混合放置在一个排座上,而要将新旧钻头分别放在不同的排座上。孔间尺寸要准确,以保持孔间的位置精度,在一个排座上,钻头间距是确定的,一般不会出现偏差,但是排座之间的尺寸是人为控制的,易出现位置间的误差。

  指导成组技术学科的基本理论是相似性原理。机械制造业应用这一原理,将多种产品的部件、零件等按一定的相似性准则,根据规格、形状、制造过程及其所用设备,工装等方面的相似性进行归类分组,接零件组进行制造,从而扩大产品批量。其目的是实现产品品种,中、小批量生产的产品设计、工艺设计,加工制造和生产管理等领域的最优化,降低产品成本和提高生产效率。

  应用成组技术的首要条件是零件的相似,附加条件是要有零件分类编码系码,用来对零件进行分类编码,再加上具备应用成组技术的理想条件,就可以达到提高生产效率的目的。

  打孔主要是为板式家具制造接口,现在板式部件打孔的类型主要有:圆榫孔(用于圆榫的安装或定位)、螺栓孔(用于各类螺栓、螺钉的定位或拧入)、铰链孔(用于各类铰链的安装)、连接件孔(用于各类连接件、插销的安装和链接等)。

  由于一般板式零部件都需要打孔,而且一次打出供多种用途,打孔数目多,规格大小不一,部位各不相同。有的在平面上打孔,有的在端部打孔,加工尺寸(孔径与孔距)精度要求高,所以对于打孔应进行标准化、系列化与通用化处理。

  “32mm”系统以旁板为核心,旁板是家具中最主要的骨架部件,尤其是板式家具中的柜类家具中几乎所有的零部件都要和旁板发生关系。“32mm”系统中最重要的钻孔设计与加工也集中在旁板上,旁板上的孔位置确定以后,其他的零部件的相对位置也就确定了。

  板式家具企业对于打孔应进行标准化、系列化和通用化处理。打孔工艺从“32mm”系统中获得了标准化零部件,即有了标准化的孔位、孔距、孔径,具有相似性。

  32mm系统以旁板为核心板件。旁板是家具中最主要的骨架构件,板式家具中几乎所有的零部件都要与旁板发生关系。旁板上的加工位置确定以后,其他部件的相对位置也基本确定了。旁板预钻孔可分为结构孔和系统孔,结构孔主要用于连接水平结构板;系统孔用于安装铰链底座、抽屉滑道、活动搁板等。

  32mm系统的生产过程中,关键是解决好板件的钻孔加工。钻孔时以板边作为定位基准,首先要保证板件的质量,即板件的尺寸精度、相邻边的垂直度和板边的加工质量。钻孔的基本要求是按照设计要求确保孔的定位精度、尺寸精度及钻孔边缘质量三个方面。

  为保证孔径大小一致,要求钻头直径准确,钻头的长度准确一致,深度尺寸调节准确。钻排之间位置精度及靠点刻度要调节准确,并在正式生产前先试制确认;钻头安装要与旋转方向对应,钻头变钝要及时更换,钻通孔时要在板面压一片废弃板件来防止崩缺。

  最简单的钻孔方式是采用普通台钻、单轴钻或手工钻,此时可采用符32mm系统 标准的钻孔板或通用钻模等辅助定位工具来确定孔位,抽屉导轨孔位也有专用的钻孔模,这种生产方式操作灵活,但效率低,精度差,通常用于小型工厂或作为辅助加工方式。

  家具生产中广泛采用多轴排钻来提高工作效率、保证钻孔精度。板式家具生产用的排钻根据钻轴排数或钻削动力头的数量不同,通常可分为单排钻、双排、三排钻、多排钻等几种形式,钻排的配置方式一般根据工作需要来设计。

  生产规模较大的现代板式家具企业可选用连续式、自动化的多排钻。中小型企业可采用较简单的多排钻或多轴钻,并灵活地搭配一些小型单排钻或小台钻,有机配合,减少物料运输,保证生产的效率和灵活性。

  从成组技术的概念、基本原则和应用条件里可以发现:板式家具的打孔工艺是十分符合成组技术的概念和理论要求的。因为板式家具产品打孔工艺是以“32mm系统”为设计理念,尺寸是相似的;大多数产品材料相似,都是人造板(多数是刨花板和中密度纤维板)、板式零部件本身的结构相似;以连接件连接、旁板为核心的连接方式,板式零部件之间的连接结构也相似;板式家具产品的生产工艺过程较简单,生产工艺流程也都非常相似。

  所以,利用成组技术来应用板式家具的打孔工艺是很适宜的。而且板式家具打孔可以采用高度的机械化生产设备以配合“32mm系统”,这一优点又符合成组技术应用条件的要求。

  2、如果打孔的形状、尺寸和个数非常相似, 完全可以采用GT技术的相似性集中加工,具体组织生产方法如下:

  第一,以某生产周期为单位, 将需要打孔的形状、尺寸和个数相同或相近的零件进行集中备料;

  假设在同一个钻床上对某批量的系列家具A、B、C的零件进行打孔。家具A中需要加工2个零件A1、A2(尺寸各不相同),家具B中需要零件B1、B2,组成(尺寸各不相同),家具C需要加工的零件为C1。

  如果以家具为单位,按照A1、A2、B1、B2、C1分别进行打孔,则生产效率最低,至少需要5次调换同一个钻排上的各钻头和不同钻排之间位置支持的控制,而相应的调整设备及首件确认时间是最长的。

  根据成组技术的思想,对各相似零件打孔尺寸进行统一分析,发现A1、B1、C1的打孔尺寸是一致的,而A2、B2的打孔尺寸是相一致的。此时将零件A1、B1、C1作为一组进行打孔,将A2、B2作为一组进行打孔,则生产效率最高,因为只需要重新调换钻头和钻排的位置和调整设备一次,节省了大量的调换钻头和钻排位置、调整设备的时间及首件确认时间。

  一个板式家具产品的零件打孔工艺组织是否合理,直接影响到生产效率和生产成本, 因为它影响加工时间与调换钻头和钻排位置和调整设备的时间比例。组织不合理,调换钻头和钻排位置和调设备的时间等辅助加工时间占总加工时间的比例很大, 反之则比例小。成组技术应用打孔工艺就是根据相似性尽最大可能缩小这些比例, 使生产效率提高, 生产成本降低。

  在板式家具企业打孔工艺中应用成组技术可行性的条件包括三个方面:一是零件设计合理化,设计工作中必须采用成组技术和结合“32mm”系统,使板式家具零件孔位具有一定的相似相近性。二是家具制造系统自动化程度较高,要柔性较大的家具打孔设备。三是计算机技术对板式家具零件进行编码,可以合理调度相似零件集中进行打孔工艺。满足以上三个条件,成组技术完全可以在板式家具打孔工艺中应用,以提高生产效率, 降低生产成本的目的。