层积材表面质量优化技术总结1.docx

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层积材表面质量优化技术总结1

鉴定材料

层积材表面质量优化研究

负责单位攀枝花钢城集团综合工业分公司

二〇一二年十月九日

目录

1前言3

2层积材产品执行标准3

3试验工艺设备条件4

3.1试验设备4

3.2试验原料4

4试验方案4

4.1试验产品规格范围5

4.2冲断试验研究5

4.2.1带锯机技术现状5

4.2.2冲断技术研究试验7

4.3单片锯切割试验8

4.4多片锯与单片锯对比分析9

4.5自制双圆盘锯切割试验研究10

4.5.1自制双圆盘锯10

4.5.2自制双圆盘锯切割试验12

5经济效益分析13

5.1单位成本测算13

5.2效益分析14

6结论14

1前言

综合工业分公司浩天经营部产品主要用于包装运输用垫木、包装箱板以及家装行业。

浩天经营部现有成套的层积材生产设备，包括2400T高频压机、1200T多层压机、400T冷压机以及制胶、冲断等设备。

目前，国内层积材生产厂家基本采用用蒸汽加热的多层压机进行层积材生产，该种类压机压制工艺成熟，产品质量稳定，但压制的产品在厚度上有所局限，一般最大可达到150mm左右，浩天经营部2400T压机可压制厚度在200mm左右的板胚。

板材品种从目前板材市场行情来看上具有较大优势，提高了产品市场竞争力。

公司生产的层积材产品品种在市场上具有较大的优势，但在生产切割中由于产品规格较大，而国内现有的多片锯等切割工具虽工艺成熟但主要用于切割小口径木材对公司产品不适用；公司现在使用带锯进行切割，由于带锯片本身结构原因，切割出来的产品锯切边呈S型，尺寸误差较大、表面粗糙，要达到规格尺寸要求，就需要锯切成较大尺寸的料坯来进行压刨，这就造成较大浪费，成材率受到影响，如果造成尺寸误差较大（±6mm）表面质量不过关，则需要在原有基础上改规格（例：

150*150的规格产品改成120*100的规格）或因本身生产的产品规格过小而产生误差，产品无法改造而报废造成生产成本提高。

公司成立项目组，通过研究提高层积材表面质量的切割工艺，拟设计一种切割工具，既满足对大口径层积材产品切割要求，又保证其在切割过程中能把尺寸误差控制在允许范围内（±3mm），并减少表面粗糙度，进而解决切割过程中的层积材表面质量问题，提高产品的成材率，减少生产成本。

2层积材产品执行标准

本项目中层积材方料表面质量执行GBT／20241—2006单板层积材标准，产品质量指标要求见表2-1。

表2-1单板层积材板材常用质量指标

指标名称

单位

标准要求

尺寸公差

mm

长度：

+10mm宽度+5mm厚度：

公称厚度的0—7%但不超过±3mm

外观

表面平整，无树节孔洞及鼓包、表板砂透现象，无叠层情况

3试验工艺设备条件

项目组利用现有层积材生产工艺压制层积材产品进行切割试验对表面质量进行研究，其关键设备都为自制双圆盘锯，2400t压机。

3.1试验设备

主要设备见表3-1。

表3-1层积材试验设备情况表

试验设备

参数

备注

自制干燥设备

L×B×H=6m×1.4m×1.3m

干燥时间：

2h/次。

干燥能力：

每次1.25m3

使用蛇形加热管制作

自制作铺料小车

按板材尺寸而定

铺料用

四辊涂胶机

四辊，双面。

用于给木皮涂胶用

湿度测量仪

测量范围：

湿度≤50%

检测产品含水率

2400t压机

高频

压制层积材大方料

5T反应釜

制胶用

自制双圆盘锯

有效切割尺寸300mm

单片锯

有效切割尺寸200mm

3.2试验原料

试验所需主要原料见表3-2

表3-1层积材试验原料情况表

原料名称

规格标准

备注

原料单板

1270×640×1.6（mm）

好板（一级料）

脲醛树脂胶

自制胶

面粉

标准

4试验方案

经研究分析，主要影响产品表面质量的不足的原因是在半产品冲断成成品过程中切割尺寸偏差较大、表面粗糙，无法达到合格标准。

本次试验先以现有层积材生产工艺生产出合格层积材产品，然后对层积材进行切割研究试验，进一步研究出提高层积材表面质量的工艺，对样品进行表面质量检测判定。

4.1试验产品规格范围

试验产品规格范围如表4-1所示。

表4-1试验产品规格表

压制设备

试验产品

规格1

2400t高频压机

层积材

2600×830×200（mm）

4.2冲断试验研究

4.2.1带锯机技术现状

带锯机技术参数如表4-2。

表4-2带锯机技术参数

项目

参数

锯轮直径（mm）

630

锯轮转速r/min

780

工作台面积（mm）

550×480

锯条最大长度（mm）

4700

适用锯条宽度（mm）

80

最大锯切高度（mm）

300

配用动力（kw）

5.5

带锯机如图4-1所示：

图4-1带锯机

用带锯进行切割层积材，每小时可切割2.8m³层积材，由于带锯片本身结构原因，最大锯切高度达到300mm，但带锯切割出来的产品锯切边呈S型，尺寸误差较大、表面粗糙，需使用压刨机进行修整，要达到规格尺寸要求，就需要锯切成较大尺寸的料坯来进行压刨，这就造成较大浪费，成材率受到影响，如果造成尺寸误差较大（±6mm）表面质量不过关，则需要在原有基础上改规格（例：

150*150的规格产品改成120*100的规格）或因本身生产的产品规格过小而产生误差，产品无法改造而报废，且带锯损耗快、生产成本提高，带锯切割出的产品如图4-2所示：

图4-2带锯切割后样品

4.2.2冲断技术研究试验

分析带锯锯切物料产生S形切面的原因，如图4-3，主要是带锯的锯条长而窄，运转过程中，锯条本身会在垂直锯条平面的方向出现抖动，同时由于物料前进过程中走料不平稳，物料与锯条平面之间有垂直方向摩擦和压力，使锯片出现变形，从而在垂直方向形成抖动和变形，使锯切面出现S形。

图4－3S型切面产生的原因分析示意图

为提高层积材表面质量、减小尺寸误差提高成材率，项目组决定利用其他切割设备进行试验。

4.3单片锯切割试验

为满足2600×830×200（mm）规格产品所需，使用有效切割范围200mm的单片圆盘锯切割现有产品规格进行切割试验，试验安排如表4-3

表4-3单片锯切割试验表

试验组

切割厚度（mm）

尺寸（mm）

切割面外观

试验量

1#

200

206

表面平整

3

2#

190

206

表面平整

3

3#

180

205

表面平整

3

4#

170

205

表面平整

3

5#

160

156

表面平整

3

6#

150

164

表面平整

3

7#

140

143

表面平整

3

从表4-3中可看出，使用有效切割范围200mm的单片圆盘锯进行切割，通过观测物料切割面表面平整，无树节孔洞及鼓包、表板砂透现象，无叠层情况出现，外观合格；单片锯的切割厚度超过140mm后，随着锯片振动幅度和抖动频率加大，会造成安全系数下降，在切割过程中尺寸误差会逐步加大，尺寸公差超过±3mm的标准要求，无法满足层积材产品中厚度150mm到200mm规格的要求，见图4-4.

图4-4单片锯切割试验结果分析图

4.4多片锯与单片锯对比分析

通过浩天经营部长期使用多片锯的经验和用单片锯试验可分析出：

（1）多片锯内的圆盘锯片只适用于切割小口径物料和厚度≤150mm的物料，切割出的产品尺寸误差虽可控制在±3mm以内，达到了层积材标准要求，但无法切割150mm厚度以上的物料；而用单片锯试验中在切割150mm到200mm规格的物料时尺寸误差超过±3mm并逐步加大，已超过标准要求无法满足需求。

（2）切割物料用的圆盘锯大小不同，切割的有效范围不同；多片锯内的圆盘锯片有效切割范围为150mm，所用单片锯内的圆盘锯片有效切割范围为200mm.

（3）圆盘锯片直径越大，有效切割范围越大，锯片的振动幅度和抖动频率也随之加大，尺寸误差随之加大。

4.5自制双圆盘锯切割试验研究

现有市场其他常规切割设备无法满足150mm厚以上的层积材产品要求，项目组针对层积材产品的情况并结合圆盘锯切因本身厚度较其他切割工具厚，材质柔韧不失坚硬，且锯片高速旋转由于离心力的作用，锯片始终保持在一个平面上，且圆盘锯受外力影响减小、不易变形，切割物料时切割面表面平整、尺寸误差小的特点，所以，项目组自行研制了一套双圆盘锯对大规格层积材进行切割试验。

4.5.1自制双圆盘锯

项目组研制的双圆盘锯是一种在物料厚度方向上可提高近两倍锯切能力的圆盘锯。

待切割物料放上送料车，利用轨道推到上下两片圆盘锯转轴之间的范围进行切割，由于使用了两块安装在一个平面上，且在垂直方向上两个锯片呈上下分布状态的锯片（单个有效切割范围150mm），比传统意义上的单片圆盘锯在物料厚度方向上的锯切能力提高了近两倍。

（1）自制双圆盘锯主要包括盘锯片1和与之处于同一平面上的锯片2，在轨道5上行走的送料车4、驱动电机锯片1和锯片2旋转的驱动机构6。

待切割物料3放置于上送料车上，送料车在轨道的限位和方向引导作用下，将物料推到锯片1的转轴7与锯片2的转轴8之间的范围内进行锯切。

轨道的长度方向与锯片1、锯片2所在的平面平行。

（2）由于增加了锯片2，圆盘锯的可锯切物料厚度能力得到增加。

物料3的最大厚度为转轴7和转轴8在垂直方向的距离，即下图4-7所示的线A、和线C之间的距离。

（3）物料3同时被锯片1和锯片2锯切。

为保证物料被锯透，锯片1和锯片2锯切安装在同一平面上，锯片1的边沿在水平方向上的切线必须超过锯片2的边沿，如下图4-7中的B线。

为使锯片1和锯片2不相碰，锯片1和锯片2的圆心不能安放在一条垂线上，需要保持一定的距离，如图4-7中线D和线E。

同时轨道在长度方向上与水平面平行。

自制双圆盘锯图4-5、4-6、4-7、4-8如下所示。

图4-7两块锯片的安装示意图

图4-8自制双圆盘锯现场安装使用

4.5.2自制双圆盘锯切割试验

根据单片圆盘锯试验研究结果，单片圆盘锯片有效切割范围≤140mm时尺寸误差可控制在±3mm。

自制双圆盘锯由两块单片圆盘锯片组成，切割厚度可达到290mm，现用自制双圆盘锯对现有产品规格厚度进行切割试验，试验情况见表4-4。

表4-4自制双圆盘锯切割试验情况表

试验组

切割厚度（mm）

试验量

尺寸（mm）

切割面外观

1#

200

3

203

表面平整

2#

190

3

193

表面平整

3#

180

3

183

表面平整

4#

170

3

172

表面平整

5#

160

3

162

表面平整

6#

150

3

152

表面平整

从表4-4中可以看出切割后的层积材尺寸公差波动不大，较为平稳，误差范围在±3mm以内，达到了标准要求；从图4-9中可以看出层积材产品切割表面平整，无树节孔洞及鼓包、表板砂透现象，无叠层情况，外观合格。

图4-9双圆盘锯切割产品

综合以上分析切割厚度≤200mm的层积材产品均达到层积材标准要求。

此次层积材表面质量优化研究的工艺是可行的。

浩天经营部2011年产品成材率为81%，采用此工艺后试生产200m3产品，成材产品达到180m3，成材率为90%。

5经济效益分析

5.1单位成本测算

表5-1层积材方料成本构成表

项目

单位

单位成本（元）

数量

单价

单位成本

一、直接材料

1189.54

1、原料单板

m3

1.21

765.6

926.37

2、脲醛树脂胶

㎏

82.5

2.4

198

3、面粉

斤

27.5

2.37

65.18

二、燃料动力

170

1、电耗

170

1

170

三、直接人工

251.71

1、工资

83.11

2、劳务工工资

168.6

四、维修费　

10.00

五、备品备件

10.00

六、差旅费　

7.14

七、设备折旧费

17.14

八、管理费

42.86

九、资金占用费

15.37

生产成本合计

1713.76

注明：

产品生产过程中经设备高温高压，有一定压缩比，1.21m3原料单板经压缩后可生产一立方产品

5.2效益分析

按浩天经营部年产4000m³层积材半成品计算，成材率从81%提高到90%。

层积材大方料销售价格为2380元/m³，自制双圆盘锯45724.6元。

可节约层积材方量：

4000*0.9-4000*0.81=360m³，则可增加效益360m³*2380元/m³=856800元。

使用自制双圆盘锯切割能力从每小时2.8m³提高到3.1m³，提高产量4428.6-4000=428.6m³，增加效益428.6m³*（2380-1713.76）元/m³=285550.46元

则每年能产生效益总计为：

856800+285550.46－45724.6=1096625.86元

6结论

综上所述，可得出以下结论：

（1）通过自制双圆盘锯切割试验检测结果表明：

使用自制双圆盘锯切割≤200mm层积材产品时，产品表面质量可达到层积材执行GBT／20241--2006标准要求，此次试验正确，工艺技术可行，达到了预期目标。

（2）使用自制双圆盘锯切割能力从每小时2.8m³提高到3.1m³，提高了生产效率。

（3）使用自制双圆盘锯切割层积材比用带锯切割层积材的成材率由原有81%提高至90%，提高了经济效益。