木工拼板膠容器改良設(shè)計(jì)研究

1、木工拼板膠容器改進(jìn)設(shè)計(jì)研究摘要：本研究在遵循傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的根底上，增加了實(shí)體模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的流程，最終根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)出更合理的拼板膠容器。實(shí)驗(yàn)證明：在生產(chǎn)中采用該拼板膠容器可以使膠液面高度值保持穩(wěn)定;可以防止粘膠量過多和過少的情況發(fā)生;指接材橫截面積mm?x與單根指接材膠水節(jié)省率y的多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系如下：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563。就公式來推算，假設(shè)該拼板膠容器能夠批量生產(chǎn)，并且應(yīng)用于生產(chǎn)小幅面集成材的企業(yè)，尤其是地板廠加工企業(yè)，那么節(jié)省效果會(huì)更加明顯。關(guān)鍵詞：家具;設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn);拼板膠容器中圖分類號(hào)：TB476文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼：1672-7053202104-

2、0156-03Abstract：basedonthetraditionalproductdesignmethod，the?owofsolidmodelexperimentverificationisaddedinthisstudy.Finally，amorereasonablecollagecontainerisdesignedaccordingtotheexperimentalresults.Ithasbeenprovedbytheexperimentthatthe?atplateplasticcontainercankeepthelevelofgluelevelstableandavoid

3、toomuchortoolittleviscoseintheproduction，andtheresultsareasfollows：1whentheadhesivevolumeistoohighandtoolittle;Thepolynomialfunctionrelationshipbetweenthemm?xandthegluesavingrateyofasingle?ngerconnectorisasfollows：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563.Accordingtotheformula，iftheplatenplasticcontainercanbeprodu

4、cedinbatch，anditcanbeusedintheproductionofsmallsurfaceintegratedmaterialenterprises，especiallythe?oorfactoryprocessingenterprises，thenthesavingeffectwillbemoreobvious.KeyWords：Furniture;Design;Experiment;Collageplasticcontainer在過去的半年里，中美貿(mào)易戰(zhàn)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，中國家具行業(yè)受關(guān)稅壁壘沖擊嚴(yán)重，企業(yè)亟須降低產(chǎn)品價(jià)格、減少生產(chǎn)本錢來尋求利潤空間。本研究正是在那段時(shí)

5、期開展的，在改進(jìn)研究中，以“工欲善其事，必先利其器為指導(dǎo)思想，利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法通過對(duì)家具生產(chǎn)工具進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)【1】，輔以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法，以期為家具生產(chǎn)企業(yè)的提供數(shù)據(jù)和方法的參考。1木工拼板膠容器使用現(xiàn)狀調(diào)研由工作現(xiàn)場(chǎng)拍攝的圖1可以看出，車間使用的拼板膠容器較為簡陋，多數(shù)是由大號(hào)的礦泉水桶制作而成。通過對(duì)工人實(shí)際操作的觀察，發(fā)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中存在多方面缺陷。缺陷的產(chǎn)生分主觀與客觀兩種原因，主觀因素在于人為操作或使用不當(dāng)，客觀因素在于拼板膠容器自身設(shè)計(jì)不合理，以及拼板膠參加固化劑以后會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)失效。1.1主觀因素容器壁上沾有固化劑殘留。工人使用拼板膠容器打拼板膠時(shí)，會(huì)按一定比例參加固化劑，并且反復(fù)攪

6、拌，調(diào)勻固化劑與拼板膠。偶爾會(huì)出現(xiàn)調(diào)膠不均勻的情況，使得固化劑粘在拼板膠容器上，由于固化劑不溶于水，故難以清洗。1.2客觀因素1當(dāng)拼板膠厚度低于20mm時(shí)，榫口粘膠量會(huì)出現(xiàn)缺乏。由于榫口深度為20mm，故拼板膠厚度低于20mm以下時(shí)，榫口沾膠量會(huì)隨拼板膠厚度的減少而減少，需要更正容器位置才能粘足拼板膠。2生產(chǎn)過程中，拼板膠濺出現(xiàn)象嚴(yán)重。拼板膠濺出現(xiàn)象外表看是人為因素造成的，但即使對(duì)于技術(shù)嫻熟的工人來說，拼板膠濺出也是不可防止的，尤其是生產(chǎn)時(shí)，粘稠的拼板膠大量吸附于榫口上，遠(yuǎn)超實(shí)際需要的拼板膠量，沾滿過量拼板膠的榫口在移動(dòng)過程中不可防止會(huì)有拼板膠滴落。熟練的工人能運(yùn)用嫻熟的技巧減少這種浪費(fèi)，卻無

7、法杜絕浪費(fèi)。3拼板膠容器污垢堆積嚴(yán)重。由于拼板膠容器材料多取自廢舊塑料瓶，用完后不易清洗，拼板膠和固化劑在容器壁凝結(jié)，日積月累，形成土黃色的污垢，既影響美觀又影響拼板膠質(zhì)量。4使用失效拼板膠。由于拼板膠添加固化劑以后會(huì)在4560分鐘內(nèi)失效【2】，且不同大小的原材料在生產(chǎn)中所需的拼板膠量不一：大的原材料外表積大，單位時(shí)間內(nèi)所耗拼板膠量多，小原材料那么相反。故工人打拼板膠時(shí)只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷拼板膠所需量，難以精準(zhǔn)拿捏。所以有時(shí)會(huì)出現(xiàn)拼板膠已超出失效時(shí)間但仍在使用的情況，或者出現(xiàn)工作結(jié)束，但拼板膠仍沒用完的情況。1.3研究方法根據(jù)以上分析，可以得出這樣的結(jié)論，即拼板膠容器問題的產(chǎn)生主要?dú)w結(jié)為如下客觀原因

8、：拼板膠容器自身設(shè)計(jì)不合理，以及拼板膠參加固化劑以后會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)失效。在對(duì)拼板膠容器進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般流程與方法：調(diào)研草圖方案產(chǎn)品效果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了使設(shè)計(jì)方案更加嚴(yán)謹(jǐn)，故在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程方法中，可以穿插一些實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證方案的可行性。2拼板膠使用量調(diào)研產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程第一步是調(diào)研。首先要確定調(diào)研的對(duì)象，即指接崗位生產(chǎn)時(shí)所使用的原材料規(guī)格及單位時(shí)間內(nèi)所消耗的拼板膠量【3】，并進(jìn)行比照分析，探討其中的變量關(guān)系及變化規(guī)律。由于拼板膠添加了固化劑之后，通常膠水的活性時(shí)間約為4560分鐘，凝固時(shí)間為夏天4小時(shí)，冬天6小時(shí)，冬季保質(zhì)時(shí)間長，夏季保質(zhì)時(shí)間短，考慮到當(dāng)時(shí)剛進(jìn)入秋季，保質(zhì)時(shí)間約為5

9、0分鐘以內(nèi)，故以45分鐘為一個(gè)周期【5】，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量及用膠量，統(tǒng)計(jì)及計(jì)算結(jié)果如表1所示。3方案初步設(shè)想最初的方案設(shè)想是要設(shè)計(jì)一種外形和原拼板膠容器相差無幾的產(chǎn)品，以適應(yīng)工人的工作需求【5】。同時(shí)這款產(chǎn)品也能解決本章第一節(jié)中所有造成拼板膠容器缺陷的客觀因素，初步設(shè)想如下：1采用氣壓計(jì)原理。在設(shè)計(jì)方案中，方案將裝有拼板膠的塑料瓶倒扣在拼板膠容器上，塑料瓶瓶口距離拼板膠容器底部的距離約為20mm。當(dāng)液面低于瓶口時(shí)，空氣會(huì)進(jìn)入瓶內(nèi)，瓶內(nèi)液體流出，直至液面與瓶口齊平，這樣能使液面能長期保持在20mm左右，不隨拼板膠的減少而降低。從而可以使得每次的粘膠量都很均勻，不會(huì)有粘膠過多或過少的現(xiàn)象，初步到達(dá)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)

10、化的效果。2在容器內(nèi)放置厚度為20mm以下、氣孔較大的海綿墊，吸走粘膠時(shí)附著在榫口上過量的拼板膠，進(jìn)一步解決粘膠量過多的問題。3采用聚丙烯PP塑料為制造產(chǎn)品的原材料，拼板膠對(duì)這種材料的吸附能力弱，不易粘結(jié)產(chǎn)生污垢。4產(chǎn)品應(yīng)具有容量刻度線標(biāo)識(shí)，使工人在工作前對(duì)膠水的使用量有大概的判斷。4模擬拼板膠容器實(shí)驗(yàn)為了驗(yàn)證方案是否具有可行性，筆者搜集工廠垃圾站的廢棄材料，運(yùn)用廠內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備，自制了一個(gè)拼板膠液容器模型，如圖2所示，用于實(shí)驗(yàn)測(cè)試膠液面是否保持平穩(wěn)，工人使用時(shí)是否舒適，實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)將比照表2進(jìn)行計(jì)算，用數(shù)學(xué)模型來論證采用海綿墊后是否可以省膠，以及膠水節(jié)省率是多少，膠水節(jié)省率是否和指接材的橫截面

11、積有一定的數(shù)量關(guān)系。4.1實(shí)驗(yàn)方案1實(shí)驗(yàn)名稱：指接崗位膠水盒模擬生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)原理：氣壓計(jì)原理3實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：一車間4實(shí)驗(yàn)材料：木工膠水盒一個(gè)、海綿一塊、帶刻度線的1000ml塑料容器兩個(gè)、五垛不同種類的方材5實(shí)驗(yàn)人員：一車間工人6實(shí)驗(yàn)步驟：在帶有刻度線的塑料容器中倒入一定比例的拼板膠合固化劑，攪拌均勻，倒扣進(jìn)膠水盒，記錄下此時(shí)膠水盒中膠水的體積。端至指接崗位，由工人進(jìn)行生產(chǎn)操作，假設(shè)第一個(gè)容器內(nèi)的膠水用完，那么換第二個(gè)，45分鐘后，根據(jù)刻度線統(tǒng)計(jì)膠水消耗量。4.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在實(shí)驗(yàn)前，筆者嘗使用兩根指形榫分別插入模擬拼板膠容器和原拼板膠容器中，進(jìn)行比照試驗(yàn)。效果如圖3所示，由于海綿墊的作用，左邊

12、插入模擬拼板膠容器的指形榫粘膠量適中，而右邊那么明顯過量。在做完五組實(shí)驗(yàn)后，測(cè)得如表2所示數(shù)據(jù)：比照本章第二節(jié)的調(diào)研內(nèi)容，可通過數(shù)據(jù)比照分析計(jì)算出使用模擬拼板膠水盒后，每根指接材的膠水節(jié)省率，結(jié)果如表3所示。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求得實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后，不同規(guī)格的指接材單根用膠量與其橫截面積的比例變化關(guān)系，即無論是實(shí)驗(yàn)前還是實(shí)驗(yàn)后，單根指接材的拼板膠用量都會(huì)隨指接材橫截面積的增大而增大。與此相反的是，拼板膠的節(jié)省率卻隨著指接材橫截面積的增大而縮小，并且根據(jù)趨勢(shì)如圖4求導(dǎo)出拼板膠節(jié)省率與指接材橫截面積的多項(xiàng)式公式，即：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563企業(yè)假設(shè)采用此種拼板膠容器時(shí)，可將指

13、接材的橫截面積代入公式，即可大致求出每根指接材的節(jié)省率，繼而推導(dǎo)出實(shí)際用膠量，以方便采購和配給拼板膠。這列公式也反映了一個(gè)事實(shí)：即該拼板機(jī)容器假設(shè)是應(yīng)用在生產(chǎn)小幅面集成材的企業(yè)，尤其是地板廠加工企業(yè)，那么能節(jié)省更多的膠水，從而提升產(chǎn)能6-7。5最終方案及效果圖依據(jù)本章第三節(jié)最初方案設(shè)想，以及實(shí)驗(yàn)中的收集的數(shù)據(jù)和工人的反響，設(shè)計(jì)了如圖4b所示的拼板膠容器，內(nèi)部高度為40mm，其尺寸如圖4c所示，當(dāng)裝滿拼板膠的廣口瓶倒扣在拼板膠容器上時(shí)，由于廣口瓶瓶口長度為20mm，故膠液平面與拼板膠容器的底面會(huì)保持在20mm。改進(jìn)后的拼板膠容器的優(yōu)點(diǎn)如下：1外形簡約大方，易于注塑成型。2根本留了與先前拼板膠容器

14、相似的形態(tài)和功能，對(duì)于工人來說，更加熟悉也更容易上手。3材料那么選用聚丙烯PP塑料，不易粘膠。4塑料瓶那么選用2000ml型號(hào)HDPE廣口帶刻度塑料瓶，廣口瓶的瓶口外徑為3.5cm，倒扣時(shí)可以與拼板膠容器契合。2000ml型號(hào)HDPE廣口帶刻度塑料瓶在淘寶上可直接購置塑料瓶倒扣在拼板膠容器上的效果如圖4a所示，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)在拼板膠容器底部鋪設(shè)20mm左右的海綿墊。6結(jié)論1由于采用了氣壓計(jì)原理和海綿墊，生產(chǎn)中采用該拼板膠容器可以使膠液面高度值保持穩(wěn)定。2實(shí)際生產(chǎn)中可節(jié)省33.82%47.09%的拼板膠。3工人在參加完實(shí)驗(yàn)后表示操作過程與之前比較更為輕松，無需擔(dān)憂膠液濺出等現(xiàn)象。4指接材橫截面與單根指接材的膠水用量呈正比。5指接材橫截面積與單根指接材膠水節(jié)省率呈反比，指接材橫截面積mm?x與單根指接材膠水節(jié)省率y的多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系如下：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563綜上所述，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初步設(shè)想方案可行。參考文獻(xiàn)【1】王受之.世界現(xiàn)代設(shè)計(jì)史M.2021.【2】徐立城，徐偉，黃瓊濤.基于人機(jī)作業(yè)分析的梳齒榫開榫工序優(yōu)化研究J.家具，2021，3906：6-10.【3】徐偉，龍?zhí)炷?，沈忠民，吳智?實(shí)木櫥柜門開裂變形原因及解決措施探析J.家具，20