Конструирование мебели из натуральной древесины

Цель лабораторной работы – проектирование и знакомство с технологией изготовления мебели из натуральной древесины (из массива) на примере несложного по конструкции образца: табурет, стул, полка, подставка для столовых приборов и т.п.

Лабораторная работа выполняется под руководством мастера и состоит из двух частей:

- разработка эскизного проекта и конструкторско-технологической документации на изделие;

- практическое знакомство с этапом (этапами) изготовления разработанного образца мебели.

Основные этапы:

1. Раскрой материала;
2. Фугование деталей;
3. Склеивание;
4. Фрезерование, сверление;
5. Шлифование деталей;
6. Сборка изделия;
7. Нанесение покрытия. В некоторых случаях, например, в сборно-разборной мебели, сборка выполняется после нанесения покрытия на отдельные детали

Оборудование и инструменты: круглопильный станок, вертикально-сверлильный станок, фуговальный станок, рейсмусовый станок, верстак, ручной электрофрезер, шлифовальный станок или ручная шлифмашина, дрель-шуруповерт, вайма или струбцины, линейка металлическая ГОСТ 427-75, набор сверл, набор концевых фрез.

Материалы: пиломатериал в виде брусков, реек, досок из древесины хвойных или лиственных пород (сосна, ель, береза), клей ПВА, лак мебельный НЦ – 218 или НЦ – 222 или НЦ – 223, саморезы Æ 4×50 мм, кисть или валик, пульверизатор.

Теоретическая часть:

При конструировании мебели из натуральной древесины необходимо знать и разбираться в различных столярных соединениях. Выбор того или иного соединения может повлиять на прочность, технологичность и дизайн изделий. Некоторые из столярных соединений просты в изготовлении и не требуют специальных инструментов и оборудования. Другие наоборот очень сложны по конструкции, но добавляют эстетику в изделия. Основные столярные соединения представлены на рис. 29-40.

Рис. 37. Соединения встык: 1 – прямой накладной замок; 2 – прямая накладка вполдерева; 3 –соединение на микрошип; 4, 5 – внахлестку; 6 – косой стык

Рис. 38. Соединения под прямым углом: 1 – крестовое соединение с прямой накладкой вполдерева; 2 – внахлестку с поперечным стыком; 3 – встык; 4 – на ус вполдерева

Рис. 39. Соединения на ус: 1 – простое соединение; 2 – шпунтовое соединение; 3 – с упорным заплечиком; 4 – с трефовым концом; 5 – с двумя шпунтами

Рис. 40. Стыковые соединения (наращивание, сращивание): 1 – на гладкую фугу;

2 – в четверть; 3 – в паз и гребень; 4 – с врезанной в четверть планкой;

5 – с врезанной прямоугольной планкой; 6 – с врезанной планкой – ласточкин хвост

Рис. 41. Угловые соединения: 1 – глухое на шипы; 2 – ласточкин хвост; 3 – косое, укрепленное трехгранной рейкой; 4 – сегментное; 5 – закругленное угловое;

6 – закругленное угловое с язычками; 7 – окантовка

Рис. 42. Тавровые соединения и сплачивание в четверть: 1 – в широкий паз; 2 – в паз и гребень; 3 – сплачивание в четверть; 4,5 – в широкий паз и четверть; 6 – шпунтовое в широкий паз

Рис. 43. Полочные соединения: 1 – глухое в паз и гребень; 2 – сквозное в паз и гребень; 3 – на косой паз и гребень

Рис. 44. Соединения «ласточкин хвост»: 1 – сквозной ласточкин хвост;

2 – с тройным открытым шипом; 3 – ласточкин хвост в паз и гребень

Рис. 45. Соединения «ласточкин хвост»: 1 – сквозной ласточкин хвост вполдерева;

2 – с глухими сквозными шипами в ласточкин хвост; 3 – ласточкин хвост в паз на вставную рейку впритык

Рис. 46. Соединения на шипах и шпонках: 1 – на прямой сквозной паз и гребень;

2 – на глухой паз и гребень; 3 – на прямые сквозные шипы

Рис. 47. Соединения на шипах и шпонках: 1 – на сквозной шип с заклепкой;

2 – на сквозной одинарный шип; 3 – на косой одинарный глухой шип

Рис. 48. Соединения на шипах и шпонках: а – на глухой открытый одинарный шип в полупотемок; б – на глухой косой шип

Таблица 8

Типы и размеры основных столярных соединений

Типы соединений	Условные обозначения	Схемы и размеры соединений
Угловые концевые На шип открытый сквозной: одинарный	УК-1	S1-0,4S; S2=0,5(S0 – S1)
двойной	УК-2	S1=S3=0,2S0;S2=0,5[S0-(2S1+S3)]
тройной	УК-3	S1=S3=0,14S0;S2=0,5[S0-(3S1+2S3)]
На шип с полупотемком: несквозной	УК-4	S1=0,4S0; l=0,5B;h=0,6B1; S2=0,5(S0-S1); b – не менее 2 мм

Продолжение

Типы соединений	Условные обозначения	Схемы и размеры соединений
сквозной	УК-5	S1=0,4S0; l=0,5B; h=0,6B1; S2=0,5(S0-S1)
На шип с потемком: несквозной	УК-6	S1=0,4S0; l=0,5B; h=0,6B1; S2=0,5(S0-S1); b – не менее 2 мм
сквозной	УК-7	S1=0,4S0; l=0,5B; h=0,6B1; S2=0,5(S0-S1)
На шип круглый вставной (шкант) несквозной и сквозной	УК-8	d=0,4S0; l (длина шканта)= от 5,5 до 6d; l1>l на 2…3 мм Количество шкантов не более 4

Продолжение

Типы соединений	Условные обозначения	Схемы и размеры соединений
На ус несквозной со вставными круглыми шипами (шкантами)	УК-9	d=0,4S0; l=5,5…6d; l1>l на 2…3 мм Количество шкантов не более 4. Допускается применение сквозных шкантов
На ус со вставным плоским шипом: несквозной	УК-10	S1=0,4S0. Для деталей толщиной до 10 мм S1=2…3 мм; l=1…1,2В; b=0,75B. При двойном вставном шипе S1=0,2S0
сквозной	УК-11	S1=0,4S0. Для деталей толщиной до 10 мм S1=2…3 мм; l=1…1,2В. При двойном вставном шипе S1=0,2S0
Угловые серединные На шип: несквозной	УС-1	S1=0,4S0; l=0,5B; S2=0,5(S0-S1); b – не менее 2 мм; a - в зависимости от конструкции изделия

Продолжение

Типы соединений	Условные обозначения	Схемы и размеры соединений
Несквозной пас	УС-2	S1=0,4S0; S2=0,5(S0-S1); b – не менее 2 мм. l1=(0,3…0,8)B; l2=(0,2…0,3)B1. R соответствует радиусу фрезы.
Сквозной одинарный	УС-3	S1=0,4S0; S2=0,5(S0-S1)
Сквозной двойной	УС-4	S1=S3=0,2S0; S2=0,5[S0-(2S1+S3)] – при симметричном расположении шипов
В паз и гребень несквозные	УС-5	S1=(0,4…0,5)S0; l=(0,3…0,5)S; S2=0,5(S0-S1); b – не менее 2 мм
В паз несквозной	УС-6	l=(0,3…0,5)S0; b – не менее 1 мм

Продолжение

Типы соединений	Условные обозначения	Схемы и размеры соединений
На шип круглый вставной шкант / несквозной	УС-7	d=0,4S0; l (длина шкантов) = =5,5…6d; l1>l на 2…3 мм. Количество шкантов не более 4.
Несквозной	УС-8	l=(0,3…0,5)B1; S1=0,85S0; полученный размер округляют до ближайшего диаметра фрезы не менее S0
Угловые ящичные На шип прямой открытый:	УЯ-1	S1=S3=6; 8; 10; 12 (14) и 16 мм; l=S0; S2 – не менее 0,3S0. S1=S3=14 мм при разработке новых конструкций не рекомендуется
на шип «ласточкин хвост» открытый	УЯ-2	S1=0,85S0; полученный размер округляют до ближайшего диаметра фрезы 13; 14; 15; 16; 17 мм; S2 – не более 0,75S0; S3=(1…3)S0; l=S0; a=10°

Продолжение

Типы соединений	Условные обозначения	Схемы и размеры соединений
на шип круглый вставной (шкант) открытый	УЯ-3	d=0,4S0; l=(5,5…6)d; l1>l на 1…2 мм. Количество шкантов не менее 2
По кромке: на рейку	К-1	l=20…30 мм; l1>l на 2…3 мм; S1=0,4S0 (для реек из древесины); S1=0,25S0 (для реек из фанеры). Размер S1 округляют до ближайшего размера пазовой дисковой фрезы.
в четверть	К-2	h=S0/2 – 0,5 мм Допускается четверть глубиной 14…15 мм в деревянных ящиках для аммиачно-селитряных веществ при S0=16…20 мм. Допускаются на кромках одно и двусторонние фаски.
На гладкую фугу	К-6

Наиболее простыми в изготовлении изделиями из натуральной древесины являются брусковые конструкции типа табурета и стула, т.к. их конструкции наглядно демонстрируют форму основных элементов и способы их соединений. Детали конструкций изделий соединяются с помощью цельных шипов. Основные элементы табурета показаны на рис. 41.

Рис. 49. Основные элементы табурета: 1 – проножки; 2 – ножки; 3 – царга;

4 – крышка; 5 – элементы соединения; 6, 7 – гнезда

Типовая конструкция стула отличается от конструкции табурета наличием спинки. Стулья по конструкции подразделяются на два основных типа:

- с цельными задними ножками, когда бруски задних ножек переходят в вертикальные бруски спинок;

- с подсадными ножками, когда задние ножки и вертикальные бруски спинок состоят из разных деталей. Столярные стулья чаще изготавливают с проножками, которые увеличивают прочность конструкции в среднем на 50 %. Встречаются конструкции стульев с продольными и поперечными проножками. Наличие в конструкции только боковых проножек значительно увеличивает прочность стула и срок его эксплуатации.

Порядок выполнения работы:(на примере несложного изделия, типа табурет, стул, подставка, журнальный стол и т.п.)

1. Раскрой материала. Прямолинейный раскрой выполняется круглопильном станке, а криволинейный – на ленточнопильном станке или с помощью электрического лобзика.
2. Фугование пластей и кромок производится на фуговальном и рейсмусовом станках.
3. Склеивание щитовых элементов (массива) по ширине: в ваймах, при помощи струбцин или клиньев.
4. Фрезерование кромок сидения, декоративных элементов. Криволинейные детали, типа ножки табурета фрезеруют на четырехшпиндельном копировальном станке, который позволяет получать сразу несколько одинаковых деталей.
5. Фрезерование по шаблону выполняется вручную с помощью электрического фрезера или на фрезерном станке.
6. Шлифование кромок (ленточно-шлифовальная машина, шлифовальный станок с ручной доводкой).
7. Сверление, фрезерование технологических отверстий, пазов, шипов. Выполнение соединений (сверлильный станок или ручной электроинструмент, фрезерный станок).
8. Сборка каркаса, узлов, сборочных единиц (вручную и с помощью дрели-шуруповерта).
9. Нанесение покрытия (кисть или валик, пульверизатор).
10. Установка фурнитуры (вручную и с помощью дрели-шуруповерта).
11. Окончательная сборка (вручную и с помощью дрели-шуруповерта на шурупы, винты-конфирматы или на клею).

Контрольные вопросы:

1. Приведите примеры столярных соединений встык.

2. Перечислите распространенные соединения на ус и приведите примеры их использования.

3. Опишите технологию сращивания (сплачивания) щитовых деталей.

4. Приведите примеры использования соединения «ласточкин хвост», назовите достоинства и недостатки.