第二节 弯曲零部件加工

从造型和功能出发，有些零部件常做成曲线和曲面形式。加工制造这类零部件的方法主要有锯制加工和加压弯曲成型加工两大类。锯制加工就是用细木工带锯将零件锯割成曲线形，再经铣削而成，不需添置专门的设备。但锯制加工因有大量木材纤维被割断，使零件强度降低，涂饰质量差，木材利用低，所以目前已很少使用。加压弯曲加工，又称弯曲成型加工，是用加压的方法把直线形的方材、薄木（单板）或碎料（刨花、纤维）压制成各种曲线形的零部件。这类加工工艺可以提高生产效率，节约木材，并能直接压制成复杂形状，产品质量好，但需采用专门的弯曲成型加工设备。加压弯曲成型加工又可分为以下几种：方材弯曲（又称实木弯曲）、锯口弯曲、薄板胶合弯曲、碎料模压成型等。

一、方材弯曲零件加工

方材弯曲是将方材软化后，在弯曲力矩作用下弯曲成所要求的曲线形状，并使其干燥定型的加工方法。木材弯曲时，在凸面产生拉伸力，凹面产生压缩应力。中间一层既不受拉伸力也不受压缩应力，称为中性层。方材的弯曲性能与树种、树龄、取材部位、软化条件等有关。木材在常态下可塑性很小，直木料进行弯曲时凸面受拉伸力，凹面受压缩应力，当拉伸应变值达到!’左右时，拉伸面纤维被拉断破坏，受压面会产生皱褶，因而难以获得要求的弯曲曲率半径。欲弯成要求的弯曲曲率半径，应提高被弯直木料外侧拉伸面允许的拉伸应变值。采用蒸煮软化处理方法，可使木材的塑性增大，使拉伸面的允许拉伸应变值增加到! ) 且受压面的允许压缩应变值获得很大的提高，虽然受压面具有较大的允许压缩应变值，但因拉伸面允许拉伸应变值最大不能超过! ) ，因而使弯曲曲率半径仍受到很大的限制。为了既保证在直木料弯曲时拉伸面应变不超过允许值，不被拉断，又能充分利用受压面较大的允许压缩应变值。因而，除采用软化处理外，可在直木料弯曲时的受拉面外侧，再覆贴上一条金属带。直木料的两端顶住端挡块，使其与金属带构成一个整体一起进行弯曲，金属带可较大地承受弯曲时拉伸面所受的拉伸力，使中性层向凸面方向转移，以减少拉伸面的拉伸应变值和充分利用受压面较大的允许压缩应变值，将直木料弯曲到所需的弯曲程度。

!蒸煮法把木材放在特别蒸煮锅（高压蒸煮锅或常压蒸煮锅）内通入饱和蒸汽进行蒸煮。蒸锅不宜太大，长度稍大于弯曲零件长度，以免表面过分冷却或蒸煮过度。毛料间要有一定空隙蒸煮才能均匀。采用饱和蒸汽可以防止木材表面过干而开裂。毛料蒸煮的时间与它的厚度、树种和处理温度有关。

蒸煮时间要恰当。蒸者时间过短，木材塑性达不到要求；蒸煮时间过长，会使方材压缩面起皱。在处理厚材时，常采用耐压蒸汽锅，以提高蒸汽压力。若蒸汽压力过高，往往出现木材表皮温度过高，软化过度，而中心层温度还较低则软化不足，弯曲时凸面易产生拉断。通常用(#,以上温度水煮时，约需处理’# $ )##&./；用(# $ )##,蒸汽汽蒸时约处理。

"高频加热法是把木材放在高频电场内的两个电极板间，反复极化，分子间相互摩擦产生热量，使木材软化。这是一种有效的软化方法，可以使毛料在短时间内均匀加热，增加塑性。毛料外层没有明显的干燥现象，适用于含水率较高的毛料。同时也可以在方材弯曲后直接进入干燥定型工序。#微波加热法这是!# 世纪(# 年代才开发的新工艺。微波加热法是将弯曲毛料放于频率高于-##345 的电磁波辐射场进行照射。目前常用1)"345 和!%"#345 两种频率的设备。例如，当用!%"#345 的电磁波照射饱水木材时，木材内部迅速发热。由于木材内部压力增大，内部的水分便以热水或蒸气状态向外移动，木材明显软化。

微波加热法在短期内能将木材均匀加热，可获得良好的软化效果，而且可使弯曲与定型连续进行。化学方法化学方法是在敞开式或密闭式的罐槽内采用各种化学药剂对木材进行软化处理的一种方法。这种方法能较大地提高木材的塑性，常用的药剂有液态氨、气态氨和碱液等。这种处理方法仅适用于对药液渗透性良好的阔叶树材或薄的单板等材料，不适用于渗透性差的针叶树材。!液态氨处理法将气干材或绝干材放入( ##) " ( *+)的液态氨中，浸泡之后取出，然后再将材料温度上升到室温，使木材软化即可进行弯曲加工。

运用液态氨对木材作浸渍处理，药剂向木材中的纤维素结晶区渗透，促使微胶粒膨润，从而使分子链间的作用力下降，木材的塑性增大。直毛料经液态氨处理并弯曲成型后，再进行加热使氨液蒸发，材料就能在弯曲状态下固定，恢复木材原有的刚度。该法与蒸煮法相比，具有如下特点：木材的弯曲半径更小，几乎能适用于所有树种的木材；弯曲所需的力矩较小，木材破损率低；弯曲成型件在水分作用下，几乎没有回弹。"气态氨处理法将含水率!,1 " ’,1的气干材放入处理罐中，通入饱和气态氨根据木材厚度决定）后即可进行弯曲加工。

用该法软化处理成型的弯曲木，其定型性能不如液态氨处理的弯曲木。#氨水处理法将木材在常温常压下浸泡在’.)的氨水中，约!, 多天后，木材即软化便可进行弯曲、定型。

前应先将碱液冷却到室温后再处理木材。处理后的材色明显带红，有的会变得接近于墨色，为此经碱液处理后的木材，应再放入#1 " .1过氧化氢溶液中进行漂白。漂白后的木材要用流动的水冲洗，以将药剂充分洗涤干净。经过以上工序，木材干燥到一定程度，再用模具进行弯曲加工。

碱液软化处理木材具有如下优缺点：

5- 使用的是水溶液，容易配制，且没有液态氨的臭味。

6- 在常温、常压下进行处理，不需要特殊的装置和热源，处理方法简单。

7- 处理后的木材易于弯曲成各种形状。

!" 木材会产生变色，可通过漂白处理加以解决。

#" 木材收缩率增大，以碱液浓度的不同而有差异。用碱液处理过的木材虽然干燥定型了，如浸入水中则仍可以恢复塑性。可将经水选后的木材，再放入丙三醇或聚乙烯乙二醇溶液中浸泡，即能抑制和减少木材的收缩量。

$ " 加压弯曲

经软化处理特别是蒸汽和水煮等方式，材料从处理罐槽中取出后，应立即进行弯曲操作，以免冷却以后再进行弯曲而易产生折断损坏。方材加压弯曲可采用手工或机械方式进行弯曲作业。手工弯曲手工弯曲即用手工木夹具来进行加压弯曲，其适于加工数量少、形状简单的零件。夹具由样模（可用金属或木材制成）、金属夹板。

曲部件的加工工艺。

锯口弯曲成型工艺只适用于作单向弯曲或部件长度上端部作部分弯曲的部件。锯口弯曲成型可分为纵向锯口弯曲成型和横向锯口弯曲成型。

! " 纵向锯口弯曲成型

在毛料的一端顺纤维方向锯出一排锯口，然后再加压弯曲的工艺过程，称为纵向锯口弯曲成型。这种弯曲工艺主要用于制造桌腿和椅腿。方材的纵向锯口是在装有一组锯片的立式铣床上加工的。在方材的一端锯出若干个间距相等的锯口，每个锯口插入一层涂过胶的单板，然后在弯曲设备上弯曲胶合。

（二）薄板准备

胶合弯曲的薄板需根据制品要求的形状、尺寸来合理挑选和配置。使用的薄板有两种：一种是将已干燥的锯材用锯机锯成薄板。这种薄板因锯口和加工余量耗用大量材料，因此木材利用率低，除特殊需要外一般很少使用。另一种是目前广泛使用的旋切单板。旋切单板是将木段经蒸煮处理后旋切加工成的单板，也可利用胶合板车间或胶合板企业提供的已经干燥的碎小单板，裁截成要求的规格尺寸。作为芯层的旋切单板，可以预先拼接后涂胶组坯，也可在排坯同时对齐拼接。表层的刨切单板要求具有一定的材质和花纹，可以向有关企业订货，或本厂用木方蒸煮后自己刨切加工。碎小单板应剪切成整齐边缘，以便于配坯对齐。刨切单板可成摞剪切成要求的规格尺寸，然后用拼缝机或胶纸带将其连接成整张板，以便于排坯胶压。- 字形拼缝机是采用尼龙胶线将两张窄单板拼接成一定的宽度，胶压时不需将胶线磨去，直接压于胶层内，不影响胶接质量。此外，也可采用" ) "*&& 厚的有孔胶纸带拼接，但在排坯时，须注意纸带互相错开位置，以免使用多层纸带重叠，引起该处厚度的加大，造成部件厚度上不均匀。

（三）涂胶配坯

涂胶

选择胶种时应根据胶合弯曲部件的使用要求和工艺条件进行考虑。如果是室内使用的家具，胶合弯曲部件从装饰性和耐湿性出发，要求无色透明且具有中等耐水性能，故宜采用脲醛树脂胶和三聚氰胺改性脲醛树脂胶。如果是室外使用的家具，则需用耐水、耐气候的酚醛树脂胶。涂胶量取决于单板的树种、厚度及所使用的胶粘剂种类，

单板涂胶以后，根据部件的受力情况和使用要求，对各层的纤维方向作适当的配置，组成板坯后进行胶压成型。

厚度一致的板坯，按单板的厚度和弯曲件厚度以及弯曲胶合板坯的压缩率! 来确定。

———胶合弯曲前板坯厚度。

胶合弯曲的板坯压缩率要比平面胶压时大。对于厚度不一致的板坯则需配置不同长度（或宽度）的薄板。

配置板坯时，各层单板纤维的配置方向与弯曲胶合零件使用时受力方向有关，有如下三种配置方法：

（!）平行配置各层单板的纤维方向一致，其性能和实木构成的部件相似，顺纹抗压强度大，适用于顺纹纤维方向受力的零件，如椅腿扶手等部件。侧面纤维一致，但可见胶层，横纹理抗拉强度低。

（$）交叉配置相邻层单板的纤维方向互相垂直配置，平面上各方向强度较均匀，并具有较高的刚度，适用于承受垂直板面压力的部件，如椅背、椅座等。但侧面露出多层端头纤维，装饰质量差。

（*）混合配置一个部件中既有平行配置又有交叉配置，适合于形状复杂的部件，如椅背、座、腿一体的部件。在椅腿部位用平行配置方式，椅背和椅座中间受力部位采用交叉配置。配置板坯时，单板背面最好处于凸面方向，正面处于凹面方向，这样弯曲性能较好。单板涂胶后至胶压前需陈放’ , !’%-.，以使板坯内的含水率均匀，表面防止透胶。对于预先未胶拼成整张的单板，零片单板更应陈放一定时间，以免使胶压成部件坯料的芯层中产生叠层或离缝，影响部件表面的平整度。胶合弯曲部件的厚度根据用途而异，如家具的弯曲骨架部件，通

（四）胶合弯曲

胶合弯曲是制造胶合弯曲零件的关键工序，本工序是在各类压机上按胶合弯曲部件的形状、尺寸，采用相应的模具加压胶合成型的。胶合弯曲部件的形状有圆弧形、半圆形、1 形、2 形、3 形、圆环形及梯形等多种。形状不同，所用的胶合弯曲设备也必须有相应形状的模具和加压机构。

! & 胶合弯曲设备

生产中所使用的胶合弯曲设备主要有两类：一种是硬模胶合弯曲，另一种是软膜胶合弯曲。根据部件的形状不同，又有一次加压和分段加压之分。

（!）硬模胶合弯曲硬模胶合弯曲是用一个阴模和一个阳模组成的一对硬模进行加软模胶合弯曲的方法称为弹性囊胶合弯曲法。弹性囊胶合弯曲压模又有单囊加压和多囊加压两种方式。形状简单的部件可以用单囊加压压模，形状复杂或弯曲深度大的部件，则可用多囊加压压模。一般弹性囊分布在阳模表面，在胶合弯曲过程中，往弹性囊中通入加压介质（压缩空气、蒸汽、油等），在弹性囊的压力作用下，使板坯贴向阳模。可以用预先接合好的薄板，连续卷缠而成。

加热方式

胶合弯曲时可采用冷压和热压两种方式。冷压须在压紧状态下保持#! $ !%&，使胶液充分固化后才能卸出。此方式生产效率低，因此，通常采用热压成型的方式。采用热压成型，在加压的同时正确地进行加热，能加速胶液固化，较大地缩短胶合弯曲的时间，提高生产率，保证胶合弯曲部件的质量，提高压机的利用率。采用热压成型时的加热方式可分类如下：（#）蒸汽加热蒸汽加热采用金属压模或成型的金属压板，内有蒸汽孔道，蒸汽热能通过模具和压板传递给胶合弯曲部件的板坯。热压温度应根据所使用胶粘剂的固化性能而定，脲醛树脂胶一般为#’’ $ #!’(，酚醛树脂胶为#)’ $ #*’(。热压时间通常为每

毫米厚加热#+,-。根据单板树种和热压温度而有所变动。蒸汽加热应用极为广泛，其操作方便、可靠。一般采用铝合金压模，弯曲形状不受限制，胶合弯曲部件的尺寸、形状精度较高，模具使用寿命长，运行费用较低，适宜大批生产。（!）低压电加热低压电加热采用工业频率电流通入金属带，使金属带发热，并与被胶合弯曲部件的板坯接触，将热量传递给单板和胶层，以加速胶液的固化。低压电加热温度通常保持在#’’ $ #!’(，部件厚度在.++ 以下时，加热时间为每毫米#+,-。低压电加热适用于窄部件的胶合弯曲。

（)）高频电介质加热高频电介质加热的热量由介质（木材或其他绝缘材料）内部产生，因此加热速度快、效率高而均匀，一般只须几分钟就可以使胶固化，胶合质量好，通常与木模配合使用。其热压温度为#’’ $ #!*(。由于木模成本低、强度较低、精度较差、易变形，因此，使用约#’’’ 次后就需及时修整。该法适用于小批量、多品种的生产。

（%）微波加热微波加热胶合弯曲工艺是一种新工艺。微波穿透力强，只要将胶合弯曲部件放在箱体内照射微波，即可进行加热胶合。因此它不受胶合弯曲部件形状的限制，可以加热不同厚度的成型制品，不需要电极板，宜于进行/ 形、& 形等复杂形状的胶合弯曲。

（五）部件陈放、加工

由于薄板的弯曲和胶层的固化收缩，胶压成型后，在部件中存在有内应力。

弯曲部件从压机中卸出时会产生伸展，使弯曲角度和形状发生改变。但随着板坯中水分的蒸发、含水率的降低，又会回复到原来的胶压状态，甚至出现比要求的弯曲角度小的状况。所以胶压以后，须将成型板坯在室温下放置，使形状充分稳定后，再进入后续的锯解和铣削等加工工序。例如冷压的带填块的扶手椅侧框，从模具上卸下来之后，脚先向外侧张开% # &’’，然后再逐渐向内收，经过( 天后，形状才趋于稳定。又如高频加热胶合弯曲椅背座，从模具上卸下，在!) 天后变形才基本停止。不同厚度的胶合弯曲部件陈放时间见表!) * $ * !$。这些数据是在常温下、相对湿度为+),的试验数据。若温度提高为-).、相对湿度--,，则陈放时间可相应缩短!),。

胶合弯曲部件的后加工包括对胶合弯曲后的成型板坯进行锯剖、截头、裁边、铣槽、钻孔及磨光等，最后加工成尺寸、精度及表面粗糙度等符合要求的零部件。

三、碎料模压成型

（一）概述

碎料模压成型工艺是将木质碎料混以合成树脂胶粘剂，加热加压，一次模压制成各种形状的部件或制品的工艺。用模压出的各种具有圆弧形、线型边缘的平面、曲面的部件，以及门扇、箱盒、腿架等立体部件，可构成模压家具。

模压成型具有以下几个特点：

! 1 能压成各种形状、尺寸的零部件，尺寸稳定不易变形。

$ 1 模压零部件的密度比天然木材大。

2 1 同一模压零部件上，根据需要可以压成不同的厚度和密度，使在不同受力部位具有相应的强度、硬度以及其他的物理力学性能。但碎料模压成型板的密度分布不均匀，往往容易发生翘曲变形，在密度小的部位，板的强度也低，所以在生产中常用加肋的方法来增加某一部分的强度。

( 1 模压时，可预留出孔槽或压入各种连接件，以便于和其他零件接合，组装成产品，因此可以减少或者省掉成型加工和开槽钻孔等工序，从而缩短了生产周期。

- 1 简化了零部件的机械加工工艺过程。

+ 1 可在模压的同时覆贴上饰面材料，减少了表面装饰的工作量，缩短生产周期。

1 充分利用碎小材料，提高了木材利用率。

因此，碎料模压成型是在不增加森林资源消耗量的情况下，能生产出造型优美产品的一种加工工艺。家具生产中的桌面、椅凳面、椅靠背、抽屉板、柜门、腿脚、餐盘以及各种装饰件等均可用碎料模压而成。模压出的部件可具有各种平直、曲形和凸凹花纹的表面，还可在转角和边缘处构成圆弧型和其他线型。模压零部件的表面用薄木或其他各种饰面材料贴面，具有良好的装饰性能。模压零部件的密度、强度、刚度和耐候性等均比天然木材有所提高。

（二）碎料模压成型工艺

! " 碎料的准备在家具生产中，碎料模压成型所用的原材料的准备与刨花板生产中的刨花板制备工艺相似，可以用林区采伐的剩余物、小径木、木材加工剩余物、农业废弃物及竹材等作原材料，经过削片、刨片、打磨、筛选和干燥而成。同一树种的碎料或不同树种的碎料可以混合均匀后使用。针叶材碎料密度小，碎料所占体积大，压模深度要大一些。针叶材中所含树脂会渗到成品表面，造成脱膜困难。总之，在模具设计和使用过程中需要考虑原料的情况。如碎料含水率过高，会使涂在碎料表面的胶合剂粘度迅速降低，胶合效果差，使模压部件或产品产生鼓包、变形等缺陷。施胶模压成型中胶粘剂的选用与制品质量以及加工工艺都有密切的关系。室内使用的家具模压部件常用脲醛树脂胶；在较湿环境下使用的家具，应采用脲醛树脂和三聚氰胺树脂的混合胶液，室外使用的家具模压件多数采用酚醛树脂胶或脲醛树脂胶加异氰酸酯的混合液，碎料中的含胶量对碎料的流动性、产品的密度、强度、耐水性和形状稳定性都有影响。一般模压部件的尺寸稳定性将随着含胶量增大而改善，但当含胶量超过!#$时，这种稳定性的提高程度将减慢。根据制品的用途和要求的力学性能而定。施胶就是用拌胶机将胶粘剂与碎料混合，施胶时要充分搅拌，使胶粘剂及其他各种添加剂（如固化剂、防水剂、防腐剂等）充分接触，以提高模压产品的力学性能。

铺装预压铺装预压是保证热压后的碎料模压成型部件的厚度、密度及尺寸上要求的工序。对铺装预压工序有以下要求：

铺装均匀，使碎料充分填到压模的每一个角落，以保证获得密度、强度和表面质量都符合要求的模压制品。