实木椅子的生产设备和工艺
椅子是日常生活中必不可少的一种活动性支撑型承重家具。实木椅子已有数千年的历史。随着材料和技术的发展已有用各种材料制作的椅子。但是，实木由于其独具的自然纹理和质感，更能满足人们回归自然的心理而倍受青睐。
在现代实木椅子的生产中，已大量采用高新技术，能大批量、高品质地为市场提供产品，从一把实木椅子的品质上往往可看出一个实木家具厂的整体实力和生产水平。本文从原材料、设备工艺、涂饰等方面就实木椅子的大批量、高品质的生产进行探讨。
一、原材料
由于椅子受力的特殊性，用于制作高档实木椅子的材料与制作实木家具的材料要求有所不同。
一般质地较软的材料在实木家具上也用得上，只是透明涂饰的产品要注意纹理的美观，而用于制造实木椅子的材料，不仅要求纹理美丽(指透明涂饰)，
而且还要求质地坚硬，如泡桐木多用于制作柜体类家具而不用来制作椅子就是这个道理。我国的明清家具，典型地体现了精湛的工艺价值、极高的艺术欣赏价值和珍贵的历史文化价值。这不仅因为其制作工艺精良、细腻，还由于选料考究，品质优良，
可见材料的选择十分重要。
我国木材种类繁多，其中材质优良，经济价值较高的有近千种，如山毛桦、水曲柳、核桃揪、黄被罗乃至名贵的花梨、紫檀等，其纹理、质地、色泽都具有特色，是制作椅子的上好材料。
木材是一种纤维素材料，它的体积和形状随其含水率的变化而变化，干缩湿胀的特性要求将木材干燥到一定含水率，和使用状况相平衡。因此，原材料的干燥是制作实木家具必不可少的工序，是保证产品质量的前提。
在生产中，根据产品用料的具体要求，将原木
锯解成一定规格的板料，采用较软的基准进行人工干燥;对于个别要求较高的产品，可以在干燥之前进行蒸煮及漂白，以消除木材中的一些内含物。用于制作椅子的材料，宜干燥到含水率10%左右。经过干燥后的木材不宜马上使用，须堆垛在通风良好的干材仓库中陈放4-7天，以便消除干燥时所产生的内应力，防止在制作过程中出现变形开裂。二、配料
在椅子生产中，配料工序十分重要，配料的水平不仅直接关系到产品的质量.同时也关系到出材率和劳动生产率。在配料时必须注意:按设计要求
选择材料，合理地确立加工余量，控制成材的含水
率、正确选择配料的方式和加工方法等。
1、选料在选料时，一般选用毛边板。因为
椅子的弯曲部件较多，这样可以充分利用木材，提
高出材率;在加工中有的部件甚至还可以直接利用
木材本身的弯曲部分。对于高档产品，特别是要求
透明涂饰的产品，选料的要求较高，不能有虫眼、
腐朽、裂纹、死节等缺陷，而且一般都要求选择同
一树种;同时，在质地、颜色、纹理上也要求相近
或相似，甚至左右对称;而对不透明涂饰的产品可
以适当放宽一点，可以是不同的树种。当然，无论
是何种产品，在选料时都要考虑到零部件的受力情
况以及产品的某些特殊要求。所以，在带桦头、樟
眼的地方不允许有节子、腐朽、裂纹等缺陷，这是最起码的要求。
2、配料方法椅子的许多部件都有曲线造型，
因此，在下料前要先将弯曲的部件制成1:1的样模，
利用平行划线和交叉划线法，在板料上划线(图1)。
然后再在细木工带锯上锯解。对于直方料，大多数
直接在带锯上锯解，然后再根据材质和需要截成短
料。
3、加工余量加工余量的大小直接关系到材
料的出材率和零部件的合格率。加工余腻过大，出材率则相应地降低，且会增加切削走刀的次数;若
加工余量太小，零部件的合格率又相应降低。因此，合理地确定加工余量关系到产品的生产成本。在确定加工余量时，应注意到总的加工余量为各工序余量之和。在制作椅子时，加工余量的经验值为:方
料在厚度和宽度上控制在3^-5mm，一般的取3mm , 后腿取5mm;在长度上取5^-20mm，带桦头的取
5m m;座板在长和宽上取15--20mm。此外，还要
参考设备情况和产品造型复杂程度来定，原则上是设备精良，余量适当地小;造型复杂，余量相应地
增大。
在实际生产中，由于干燥整块的方料难度较大，
有的厂家在生产中下湿的毛料，然后再进行人工于燥。这样，在加工余量上就要考虑干缩余量。毛料的干缩余量与材料尺寸和含水率等有直接关系，;可
以按下式计算
:
值得指出的是，若是直接人工干燥毛料，一般
要求采用较软的基准，否则容易产生变形，影响材料的利用率.而且，在实际操作中，加工余量要比
理论计算值大一些。
三、机械加工
经过锯解后的椅子毛料，表面粗糙.为了获得
标准的尺寸和光洁的表面，需要经过各种机械加工。
批量生产椅子时，为了保证产品质量，大部分零部
件的加工均采用椅子专用设备。下面就各零部件的
加工作具体说明:
1、座面一般高品质的产品，座面多以实木
为基材而很少采用人造板。由于考虑到材料的大小
及应力的变化，一般不用整块木板，大部分是用内
应力小、材料利用率高的指接木拼板、集成材，其工
艺流程如下:
.接长方材在长度方向的胶接常用的有对
接、斜面接和指桦接等几种，其中以斜面接和指桦
接的强度较好(图2)。为了保证胶合强度，斜面
长度L应等于厚度T的10^-15倍，但这样材料损耗较大，且斜面不易加工。所以，指桦接就更易加工、
胶接面积大、胶合强度高等优点。图3是指接榫长
度和齿距与接合强度的关系图河以看出，当T/2L
为1/8--1/l6时，抗拉和静曲强度最大，但为了
节约用材，通常取1/8^-1/10;当T=4一1 Om m时.
胶合强度最大，为了便干机加一L，一般取6 ---1 Om m 。
.胶拼将在宽度方向上刨光的指接木双面涂胶，然后通过夹紧器从侧面加压拼宽。图4是一种常见的油压式拼板机，主要由传送链和金属夹紧器
图四油压式拼板机
组成，将待拼板放在夹紧器中，通过油缸自动加压，压力一般为0. 7-0. 8MPa。夹紧器随着传送链间歇
式转动，有的设备还具有高频加热装置，每旋转一周，拼板就已经固化，即可以更换另一块板，这样可以大大地提高生产效率和产品质量，有利干批量生产。对于小批量生产没有拼板机的，则可以采用螺杆加压的方式进行胶拼。胶拼材的强度比较高，接合部大都超过木材本身的抗拉强度，图5所示的椅脚就是用胶拼木制作成的。
应该说明的是，用于胶拼的木材必须经过人工干燥，含水率控制在10%左右，所选用胶料一般是PV AC，对于要求较高的产品，采用OF胶。
.铁削成型椅座板的铣削成型包括两个部分，一个是边部的铣削，另一个是座板面的铣削。
边部铣削成型:对于小批量生产，用单轴立式铣床就可以完成，但劳动强度大，且不易操作，很容易造成木纤维撕裂。有条件的厂家通常采用自动仿形铣，其工作原理与靠模铣床相类似，只是从夹紧到加工，均实现了自动化，提高了工作效率和安全系数，图6所示的仿型铣就是一例。由于采用了刀臂自动进给，自动减速装置，圆盘自动变速等装
图6 自动仿型铣床加工实例
置，以及圆盘的正反转装置，就可以完全配合复杂曲线的加工。在加工中，很少出现崩边、撕裂等现象。此外，它还可以加工出许多类似的产品。
座面铣削成型:许多椅子的座面并不是一个平板，而是根据人体工效学的要求设计出凹面。在批量生产中，必须用专用设备才可以较好地完成加工。如图7所示的座垫刨木机，它通过成型刀具在座板上铣削出凹型面。当然，这一工序也可以在数控铣床上来完成，而且能得到更好的加工质量，只是设备成本相应地高些。
.座面砂光经过上述加工后的椅座面必须进
行砂光才能得到更为光洁、柔和的表面。由于座面
图7 座垫刨木机
椅座砂光机
上有型边，有凹型面，一般的带式砂光机难以将每个面和每条边都砂削到，而手工砂光不仅效率低、
成本高，而且质量也难以保证。为了解决这一问题. 应运而生的椅座砂光机(图8>能很好地解决这-
问题:独具特色的琴键式压脚，根据不同的椅座型面，自动调整、压紧、砂光，可以将每一个角落和边部都砂削到，使得产品更加光滑、细腻、柔和。
图10 椅座钻孔机
.钻孔大部分椅座面除了上述的型面、型
边，还有安装靠背与脚的桦孔。如图9所示的椅子，靠背和椅脚均安装在座板上，而这些孔的大小虽然
是一个规格，但大部分都是有向后和向左或向右两
个方向的倾角，而且角度还有所不同，一般的直钻
难以一次性完成。图10中所示的6孔钻，6个钻头均可以通过螺杆调节角度，在实际生产中，就可以根
据设i十要求.加E出不同角度的桦孔以满足不同产品的需求。(待续)
2,椅腿椅腿的加工过程实际上是一个铣削
过程，以前腿为例，组织一条专用生产线时，必须
考虑到各种不同造型椅腿的批量生产，使用仿形车
床可以获得比较理想的效果。自动仿形车床(图11)
可以一次性加工出多个椅腿:自动进料、自动铣削、自动砂光，全部工序一次性完成，而且每一个产品
都完全一样，没有差别。除了椅腿之外，象靠背、
扶手等其他类似的造型，均可以加工，其应用相当
广泛，不失为椅子生产中的首选设备之一。
图11
由于采用了精良的设备，椅腿的生产工艺变得
十分简单，其工艺流程为:
在实际操作中.是先加工榫孔再铣削成型，还
是先铣削成型后加工桦孔，有两种不同的看法，而且各有道理:若先加工桦孔.那么在铣削加工时.
桦孔的周围容易造成小的木纤维撕裂，影响外观质量;若是先铣削成型，那么在钻孔时，一是定位不太方便，其次是钻孔和开桦夹紧时易对产品造成1 痕，同样影响产品质量。因此，究竟是哪一个安排在先，要视产品的具体要求与造型而定.
3、椅帽椅子的造型千姿百态，其中变化最
多的是椅帽和靠背，它们可以是各种不同曲线的组合，由于造型不同，其生产工艺也存在着较大的差异，以图12所示的椅帽为例，其生产工艺流程为:
图13
.粗刨该工序主要是为钻孔A工序中的定位
作准备的。经过粗刨的毛料，在钻孔时，可以提高
加工精度，提高产品合格率。对于加工余量大的毛
料，此工序可以省略。当然，因为是弯曲部件，经
过粗刨后，减少了后道工序中的刨削量，这样有利
于减少在下道工序中刨削时边、角部的崩裂，同时
也减少了以砂代刨的加工量，是提高产品质量的有
效途径之一。
.划线此工序对弧形椅帽十分重要，不仅要
考虑到原材料的利用率，更多地还要考虑材料纹理
对受力的影响，尽量避免用横纹部分以增加抗剪力。
.钻孔A 这道工序主要是针对曲率半径
较大，有时需要两块，甚至三块木板拼接才能组成
的椅帽，它们之间的接合常采用圆棒桦。钻孔的关
键在于定位，确定好加工基准，多采用专用夹具定
位来保证钻孔的精确度。为了防止接合处的扭动，
用双孔比较好，使用双头钻一次进给加工。
当然，也有采用指桦接合的，其接合强度比圆棒桦接合更高，只是加工难度大一些。对不是有特别要求的产
品，一般都采用圆桦接合。
.钻孔B 里是指钻靠背安装孔，由于大
多数椅帽是曲线形的，(直的要简单得多).而且
靠背的安装又不是垂直的，大多都象座面板一样有
向外、向后两个方面的倾角，而且每个倾角的角度还不相同，只有采用与座面板钻孔设备原理相类似的专用设备才能完成。椅帽万能钻孔机(图13)，
在钻头上安装有万向节，可以调节成不同的角度。操作时，根据需要制作靠模，安装在工作台上，调节进钻角度与进钻深度，气缸自动夹紧、自动进钻，实现一次定位加工
4,靠背椅子靠背的造型变化比较多，从尺
寸上分，可分为宽和窄两种，对于那些由多根宽度为20^-30mm木条组成的靠背，大部分只有与人体
脊柱弯曲相适应的曲线，变化不大;但许多宽靠背
除了上述的曲线之外，绝大部分还有各种线雕和透雕花饰，这在制作上要麻烦一些，但只要设备组织合理、，工艺安排恰当，仍好解决。其基本工艺流程
如下:
在以砂代刨工序中，也可以分解为先经过立铣，然后再砂光，但以砂代刨更能保证质量，减
少边部崩裂，并能提高木材的利用率。
5、其余部件的加工椅子的其它部件基本上
只有扶手、贴边方和锁脚方了，扶手的加工与其
他弯曲部件的加工相类似，而贴边和锁脚方大部
分都是直的，造型变化不大，工艺简单，加工方便，在此就不一一详述。对桦头和桦孔的配合需
要注意:实践证明，榫头的宽度一般比榫眼的长
度大0. 5^-1. Omm，硬材桦头宽比桦眼大0. 5 m m , 软材则大lmm,桦头厚度等于樟眼宽度或比禅眼
宽小0. 1^-0. 2mm，这样的接合最牢固。桦头比桦
眼略大一些接合会更牢固的观点是不正确的。实
际上.在桦头与桦孔接合时.通常都要涂胶。而
且胶接层的强度比木材本身的强度还要大，当桦
头厚度大于或等于桦眼宽度时，胶料将被挤出，
接合处不能形成胶层，强度反而会下降。所以，
在加工桦头和桦孔时，应仔细调试设备，并对产
品进行必要的抽样检验。
6、椅子的装配一般先分别装配前腿、后脚、
靠背、椅帽，然后再进行总装。工序的前后要视椅子的结构而定。例如:有的靠背没有安装在座板上，那么就可以最后装配座板。若靠背安装在座面上则先装座板，再装靠背，最后是椅帽。用于椅子装配的装配机.其原理比较简单，主要是采用气缸或油缸，对结合部位进行加压而使零部件达到紧密配合。
在装配过程中应该注意的是:对于用胶部件，
一定要注意陈化，以便使胶液固化，否则，在进行总装时就有可能使零部件的接合强度受到损害或是发生变形。现在一般在家具生产中多采用PV AC胶，常温下，应陈化29小时。在室内加热到60C'^-70C'. 则陈化60分钟即可进入下一道工序。当然，若是采用高频电极对胶接部位加热，只需10秒钟左右就可以使胶层固化。除了上述的提高温度加速固化外，还可以改进胶种的性质来提高固化的速度。目前。使用较多的两液胶就是一例，它是将PVAC的固化剂放在OF胶中，将OF胶的固化剂放在PV AC中，操作时，将两种胶分别涂在桦头和樟腿上，然后胶接，只需3^-6分钟就可以完全固化，而且胶接强度也比较高，其配方如下:
四、涂饰
实木椅子的涂饰方式，主要分为透明涂饰和不透明涂饰两种。由于透明涂饰的要求较高，这里主要讨论它的工艺要点。
1、空气喷涂空气喷涂在家具工业生产中，
特别是小批量的椅子涂饰上使用较)‘一泛。其主要工艺参数如下:
空气压力0. 2——0. 5MPa
涂料粘度15^-30s
喷嘴直径0. 2^-0. 35mm
喷房内有机溶剂蒸气含量300mg/m3以下
喷房内空气流动速度1^-2m /s
在操作时，喷枪与工件之间的距离应适当，经
验数值为:大喷枪30^-35cm;小喷枪15^-25cm o
喷涂时要注意喷枪与工件保持垂直，喷枪运行速度
不宜过快，特别是对于喷涂透明有色系列涂料时，
更应注意搭接处的均匀，同时要保持喷房及室内的
清洁与通风
2,静电喷涂因为椅子的曲面与折面较多，
空气喷涂时，易在这些部位形成回旋气流造成不均匀，而静电喷涂则在这方面占有较大的优势。在高
压电场的作用下，不仅提高了涂料的利用率，目_使涂料微粒沿电力线均匀地分布在每一个角落。操作
时被涂饰的椅子吊挂在以喷具为中心的环状传送带上，涂料微粒所受离心力的方向与电场的方向一致，使得涂料微料更具有倾向性，能更加均匀地分布。