专利名称:刨花模压一次加工制品及其制造方法和专用设备的制作方法
刨花模压一次加工制品及其制造方法和专用设备是属于家具、门窗等木器制品的新材料、新结构、新的制造方法和使用该方法的专用设备。
现在的家具等木器，一部份是采用木框架卯榫结构的单体家具或组合家具，一部份是板式可拆装式家具。生产过程需要经过配料-部件加工-连接安装-油漆等繁琐的工艺过程，不仅需要大量劳动，也需要大量木材，因而成本高、产量低，木器制品一般只能做成简单的直线、平面造型。如果要制造出带有美观的曲、平面立体造型和凹凸花纹图案的木器制品，价格就更加昂贵了，不易大批量生产。现有的刨花模压加工只能加工刨花平面板材，或用手动设备加工简单的平面立体造型，如包装箱。现有的技术和设备不能完成刨花模压一次加工各种曲、平面立体造型的制品。
本发明的目的就是为了简化家具等木器制品的制造方法，扩大木器制品的原料来源，提高木材利用率，制造出具有多种曲、平面立体造型和凹凸花纹图案的木器制品，并提供一种使用新的制造方法的六向五工位电控全自动液压的专用设备。
本发明的刨花模压一次加工制品，模压成该制品的原料中含有刨花、胶合剂、固化剂、防水剂、脱模剂。原料中的各种成分含量比例如下刨花∶胶合剂为 1∶0.08～0.17;
胶合剂∶固化剂为 1∶0.003～0.005;
防水剂和脱模剂适量。通过模压一次加工，使该制品具有各种曲、平面立体造型和凹凸花纹图案。根据不同需要，使用各种不同的模具，可以模压一次加工出沙发壳体、茶几、桌、椅、木盆、门、窗各种箱体组合家具等各种制品。
为了扩大原料来源，节约木材，可以用农林产品下脚料代替刨花。如可以用棉柴杆、玉米杆、花生壳、甘蔗渣等代替刨花。
尿醛树脂胶或者酚醛树脂胶等可作为原料中的胶合剂。氯化铵、草酸、硫酸、盐酸等其中之一可作为原料中的固化剂。液态石蜡或硅酸钠可作为原料中的防水剂。鞣酸或硅酸钠可作为原料中的脱模剂。
刨花模压一次加工制品的制造方法是这样进行的首先按原料中各种成分的含量配料，粉碎的刨花中，粗刨花5毫米宽以上的不超过10%，细刨花1.5毫米宽左右的粉状物不超过65%是理想形态。干燥后的刨花含水率不超过6%，胶合剂含量占刨花重量的0.08～0.17，固化剂含量是胶合剂含量的0.003-0.005，并加入适量的防水剂和脱模剂，经搅拌均匀后，根据制品的不同大小，定量、定厚铺装在专用设备和模具予定的空间里。把边角捣实，专用设备的上缸进位达到料位，接着四侧缸快速闭合达到料位，五工位升高压到25～30公斤/厘米2，瞬间产生高压回缩，高压定压在20～25公斤/厘米2，保压0.5～5分钟，压紧原料，保证工件制品密度。以后再经过两次降压、定压、保压，即可开模，从下部顶料机构顶出刨花模压一次加工制品。
第一次降压降到16-20公斤/厘米2，回缩定压，保压5-10分钟，这期间压紧的原料发生固化过程。
第二次降压降到8-16公斤/厘米2，保压养生8-16分钟，被压紧的制品内部发生物理化学变化，排除了制品内部的部分挥发物，制品的物质分子结构更加稳定，使制品更加坚固，不易变形。
由于正确、合理地考虑模腔开档尺度、形状、深度、成形容量等，所有铺装材料能全部均匀地置于成型之中，不需要齐边和整形。又由于合理地控制温度和压力，进行一次降压、定压，二次降压、养生，使得坯料中的挥发物适时排出，避免了脱层和鼓泡现象的产生，使胶合牢固。
本发明是把主要部件机架(60)，工作油缸(59)、(68)、(69)、(70)、(71)，顶出油缸(61)，油缸升降机构(57)，电气控制柜，液压站，热压模具，适当组合配置而成。工作油缸分别按装在机架的顶面，四侧面。顶出油缸装在机架的底面。
本发明电气控制柜，主要由电动机，行程开关，时间继电器，压力继电器，热继电器，限位开关，指示灯，组合配置而成为主电路，控制电路，指示电路，保护电路，主要是为设备提供动力，并对动作程序进行控制，与液压站组合配置成为电气控制液压传动全自动系统。
本发明电路设计采用了继电器-接触器逻辑电路进行控制，能满足对各油缸分别“点动”和单拍自动循环。自动循环运行时，油缸选用三种组合形式，模压过程中有1-3级压力维持，任意选用，每级压力和维持时间可在较宽的范围内调整组合，使专用设备扩大了应用范围，能较好的适应多种产品模压一次成型工艺要求。
本发明液压站主要由高压小流量油泵，低压大流量油泵高压溢流阀，低压溢流阀，单向阀，三位四通阀，二位三通阀，二位二通阀，可调节流阀，集分流阀，组合成为高压小流量回路组，低压大流量回路组，顶出油缸回路组，五工作油缸回路组。在电气电路的控制下，传递动力，使执行机构按工艺要求动作。
五工作油缸回路组，水平四侧面油缸相对按装，由两个集分流阀控制，实现了相对缸活塞同步移动，各支路油路自动保压，旁路卸荷，各油缸回流，自动卸荷无冲击，主油路超压卸荷保护，支油路由压力继电器保护，整个液压系统的动力，由一个高压小流量泵和一个低压大流量泵提供，并随工作压力的改变自动卸压和自动转换。
本发明热压模具，主要由模块，顶出机构，模块定后位限位结构，电器自锁保护装置，挡料机构，组合而成。模块分别按装在上压板，工作台，镶模压头上。上压板，镶模压头，分别固定在顶面油缸活塞杆，侧面油缸活塞杆上。随活塞杆的运动而运动，顶出机构与工作台和顶出油缸相连接，在活塞的作用下，将制品推出脱模。模块定后位限位结构，在四侧面模块上带有凹、凸，斜面结构，在四侧模块闭合时，起限位作用。电器自锁保护装置，主要有微动开关、操纵杆、滑套组合而成。滑套带有环型凹槽，当操纵杆在凹槽中时，不通电，起到自锁保护作用。挡料机构，主要有挡料块、丝杠、滑套、手轮组合而成。在向热压模具腔内加入刨花材料前，先转动手轮，使丝杠带动滑套向前运动，推动挡料块使其紧贴在前后模块的侧面上，然后各模块再动作，使其模压一次成型。该机构的设置目的，主要是为了防止刨花原料外溢。
热压模具的模块的加热介质可以用水或蒸汽或油，模块的表面工作温度在110℃-170℃之间，130℃-140℃为刨花制品加工时的最佳温度。模块在投产前必须做气压试验，五分钟能承受气体压力为16kg/cm2。
本发明工作油缸和顶出油缸，分别固定在机架的顶面，四侧面、底面。在侧面油缸的下面机架上，按装有油缸升降机构，该机构是由升降丝杠，升降丝母，轴承，轴承座，园锥齿轮，箱体，齿轮轴套组合而成。升降丝母内孔与升降丝杠配合，外面装有园锥齿轮和轴套，轴承装在轴承座里面，轴承座固定在箱体上，园锥齿轮轴的轴部与齿轮轴套配合，齿轮部分与园锥齿轮啮合，轴承套固定在箱体上，升降丝杠与油缸联接箱体固定在机架上，用搬手转动园锥齿轮轴，可使升降丝杠上升或下降，带动油缸和模块上升或下降，因而达到调整压力中心的目的。
利用刨花模压一次加工的专用设备和制造方法制造出家具、门窗、桶等制品，能综合利用木材，扩大原料来源，降低生产成本，提高生产效率。制品能具有多种直、曲线，曲、平面立体造形和凹凸花纹图案，象雕刻一样具有美感，强度高，耐用，有显著的经济效益和社会效益。生产出的沙发壳体经南京林业大学木材工业系按照国际标准“ISODP7173扶手椅力学性能试验方法”进行家具力学性能测试，椅背、椅座、扶手的静荷和冲击载荷都达到三级强度标准，完全满足对家具强度的要求。
结合附图描述本发明的一个实施例附图1、2为刨花模压一次加工的沙发壳体示意图。
附图3为刨花模压一次加工工艺的温度，压力，时间曲线图。(模块工作表面温度为130℃。)附图4为MCJ-750吨万能模压成型机的总示意图。
附图5为主电路图。
附图6，附图7为自动控制电路图。
附图8为电气程序控制图。
附图9为液压传动系统示意图。
附图10、11为沙发壳体热压模具示意图。
附图12为电气自锁保护装置示意图。
附图13为工作油缸升降机构示意图。
附图1、附图2描述了一种刨花模压一次加工的沙发壳体，是由曲，平面的扶手，曲面的靠背，平面的底座组合而成的。
附图3用压力，时间，温度曲线说明了制造沙发壳体的工艺过程中对压力，时间，温度的要求。
按配方比例要求将粉碎的刨花8.4千克，尿醛树脂胶1.734克(固体含量为64%)，作为胶合剂。氯化铵5克，作为固化剂。液态石蜡7克，作为防水剂。硅酸18克，作为脱模剂。混合后，充分搅拌均匀。取搅拌均匀的原料9千克，装入专用设备和模具予定的空间里。专用设备的上工作油缸首先动作进位达到料位，接着四侧工作油缸快速闭合达到料位，五工位升高压力达到27kg/cm2，瞬时间产生高压回缩24kg/cm2。定压保压2分钟再降到18kg/cm2，定压保压6分钟，继续第二次降压到14kg/cm2，养生保压10分钟，开模，顶料，取出一次加工成型的沙发壳体，加工全过程一共20分钟。成本费13.9元，而用木材加工一个沙发壳体需要用木材0.045M3，成本42.8元。
附图4描述了成型机主要由机架(60)，五工作油缸(59)，(68)，(69)，(70)，(71)，顶出油缸(61)，油缸升降机构(57)的构造及配置情况。主机油路系统的最大工作压力250kg/cm2，上缸闭合时间不大于30秒，工作保压时的压力波动不大于2kg/cm2，油温升值不大于60℃，上缸工作油缸活塞最大行程为1100mm，四侧工作油缸活塞最大行程为400mm，附图5，附图6，附图7，描述了电气自动控制电路主要由主电路，控制电路，执行电路，指示电路，保护电路组合配置而成。
1、主电路主要由两台三相异步电动机1D(17KW)用于高压油泵动力，2D(5.5KW)用于低压油泵动力。考虑到不少木工厂电力变压器容量较少，而1D的容量又较大，因而采用了自动降压启动。
2、控制电路主要由检测电路，中继电路，点动电路组合配置而成的。
①检测电路中的电接点压力表，检测指示各缸压力，并在达到予选压力时，发出进行下一程序的指令。行程开关作到位指令，时间继电器作保证延时信号。
②中继转换电路通过中间继电器触头的连接组合，把检测回路送来的信号处理为能使油缸正确动作的指令。
③点动电路主要由按纽(1DA-13DA)组成。
3、执行电路执行元件主要是控制各油路阀门的电磁铁DT受控于中继电器转换电路。
4、指示电路设“自动”工作指示和“点动”工作指示，电源指示，利用自动减压起动器的指示灯。
5、保护电路空气开关主要作主电路过载及短路保护，熔断器作局部短路保护，热继电器作局部过载保护，压力继电器作压力油超压保护，限位开关用作避免越位。
附图8描述了电气设备的动作程序是如何控制的。
附图9描述了液压传动系统是由高压小流量泵回路组，低压大流量回路组，顶出缸回路组，五工作油缸回路组，组合而成。
从附图5、6、7、8、9来看，主要描述了电气控制系统，液压传动系统组合配制情况，实现了主机全自动进行工作的工作程序。
首先合上总闸ZK，使两台三相异步电动机1D(17KW)和2D(5.5KW)起动，带动高、低压油泵转动后，任空载循环以及点动调整排出系统中的空气后，使(1DT)得电，同时(7DT)，(11DT)断电。双油泵输出油经三位四通电液换向阀(13)换向，迫使上油缸活塞快速下行，当触及(2XK)开关时，也就是上模块将要触到工作表面时，有两种要求1、上油缸停止(1DT)断电，同时(3DT)，(5DT)得电，油液分别经换向阀(13)、(15)进入四侧油缸的主腔，使四油缸快进。当压力超过低压油泵(6)的压力时低压溢流阀(9)自动打开，低压泵将自动卸荷。系统压力仅剩下高压柱塞泵(1)供油，四侧油缸由快进变工进，当四侧油缸主腔压力饱合时，工作压力为27kg/cm2，电接点压力表(2YB-G)，(3YB-G)的指针均触及上限值指令(1DT)得电，(3DT)，(5DT)断电，换向阀(14)，(15)关阀，(13)打开，即系统有双泵供油，上缸实现了快进。当上缸压力大于低压泵(6)的输出压力时，低压溢流阀又被打开，低压泵卸荷，此时上缸活塞变工进，当上油缸压力饱合时，电接点压力表(1YB-G)指针触及上限值时，指令(1DT)断电，(7DT)，(11DT)得电，此时收缩指针自行回降到约为24kg/cm2，保压延时开始，双油泵输出油经溢流阀(3)，(9)卸荷，延时2分钟后，二位三通换向阀(22)，(23)，(24)的(12DT)，(8DT)，(9DT)得电，(7DT)断电，小流量高压油流经换向阀(22)，(23)，(24)，打开液控单向阀(17)，(18)，(21)，主腔的高压油经可调节流阀(25)，(26)，(27)卸压。当液压油降到工作压力18kg/cm2时，电接点压力表(1YB-G)，(2YB-G)，(3YB-G)，均达到下限值，触及电接点压力表发出讯号，指令(7DT)得电，此时各主油腔进入二次保压延时。定压保压6分钟。在保压延时过程中，如任一油腔压力下降到工作压力为18kg/cm2时，低压电接点压力表(1YB-D)，(2YB-D)，(3YB-D)分别独立发出讯号使(1DT)，(3DT)，(5DT)再得电，同时使(7DT)断电，降压回路得到了补油增压，即实现了工作保压在16-18kg/cm2的工艺要求。此种现象达到延时6分钟的目的。首先使(12DT)，(8DT)，(9DT)得电，(7DT)断电，卸压到工作压力14kg/cm2，养生保压10分钟，再卸压，当(YB-D)的最后一表触及零点压力时，指令(7DT)，(11DT)，(12DT)，(9DT)，(8DT)全断电，同时使(2DT)，(4DT)，(6DT)得电，各回路油缸活塞复位。当(1XK)，(4XK)触发时，(7DT)，(11DT)得电卸荷至0压。使换向阀在中间位置，工作完成了一个循环，同时第二周期开始前，须使(8XK)，(9XK)触及后，才能进行再一次自动动作。如果继续自动循环只须按动(2QA)或(3QA)。
2、上活塞由快进变工进，即(2XK)触发后(3DT)，(5DT)得电，(11DT)在原工作位置，三个回路，五个工作油缸同时以较快的速度前进……。以后的工作程序同上。
3、当不需上缸动作时，可使前，后，左，右缸单独进入自动循环，原理同上。
附图10、11、12描述了沙发壳体热压模具是由模块(43)，顶料机构(36)，模块定后位限位结构(35)，(37)，(38)，电气自锁保护装置(39)，(40)，(41)，挡料机构(63)，(64)，(65)，(41)，组合而成。
模块主要由进气口(45)，出气口(46)，隔热板(47)，背模曲面板(48)组合而成。
模块定后位限位结构由凹(37)，凸(35)，斜面(38)所组成。主要起到限制各模块的前进极限位置。
电气自锁保护装置主要由微动开关(39)，操纵杆(40)，滑套(41)组合而成。当操纵杆在滑套里的环形凹槽里时，整个电路不通电，起到保护设备的作用。
挡料机构主要由挡料块(63)，丝杠(64)，手轮(65)，滑套(41)组合而成。在向热压模具加料前，先转动手轮使丝杆带动滑套前进，推动挡料块紧贴在相应的模块上，然后再使模块动作。防止原料外漏。
附图13描述了工作油缸升降机构主要由升降丝杠(49)，升降丝母(53)，轴承(51)，(52)，(55)，轴承座(54)，园锥齿轮(53)，园锥齿轮轴(56)，箱体(67)，齿轮轴套(58)，工作油缸(59)组合而成。用搬手转动园锥齿轮轴(56)使升降丝杠上，下运动，推动油缸上，下移动。达到调整模具压力中心的目的。
权利要求
1.一种刨花模压一次加工制品，模压成该制品的原料中含有刨花、胶合剂、固化剂、防水剂、脱模剂，其特征在于原料中各成分的含量比例如下刨花∶胶合剂为1∶0.08～0.17，胶合剂∶固化剂为1∶0.003～0.005，防水剂，脱模剂适量，通过模压一次加工成为具有各种曲、平面立体造型和凹凸花纹图案的制品。
2.按照权利要求
1所述的刨花模压一次加工制品，其特征在于原料中的刨花可以用农、林产品下脚料代替，如棉柴杆、平方米杆、花生壳、甘蔗渣等。
3.按照权利要求
1或2所述的刨花模压一次加工制品，其特征在于胶合剂可以是尿醛树脂胶或酚醛树脂胶等。
4.按照权利要求
1或2所述的刨花模压一次加工制品，其特征在于可以用氯化铵、草酸、硫酸、盐酸等其中之一作为固化剂。
5.按照权利要求
1或2所述的刨花模压一次加工制品，其特征在于防水剂可以选用液态石蜡或硅酸钠等。
6.按照权利要求
1或2所述的刨花模压一次加工制品，其特征在于脱模剂可以选用鞣酸或硅酸钠等。
7.按照权利要求
1或2所述的刨花模压一次加工制品，其特征在于各种曲、平面立体造型的制品是指各种沙发、桌椅壳体，各种盆、桶、缸等容器，各种箱体组合家具。
8.刨花模压一次加工制品的制造方法，首先按配方配料，在专用设备里定量、定厚铺装，设备的上缸进位达到料位后，四侧缸也进位快速达到料位，其特征在于五工位油缸同时对铺装好的原料加高压到25-30公斤/厘米2，并有瞬间高压回缩到压力为20-25公斤/厘米2，经定压、保压0.5-5分钟，第一次降压，并回缩定压保压，再第二次降压、保压养生后，开模，顶料，卸料，取出制品。
9.按照权利要求
8所述的刨花模压一次加工制品的制造方法，其特征在于第一次降压到压力为16-20公斤/厘米2，回缩定压、保压时间为5-10分钟。
10.按照权利要求
8所述的刨花模压一次加工制品的制造方法，其特征在于第二次降压到压力为8-16公斤/厘米2，保压、养生的时间为8-16分钟。
11.制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于它是一种六向五工位曲、平面立体模压一次成型电控全自动液压设备，是由主要部件机架，工作油缸，顶出油缸，油缸升降机构，电气控制柜，液压站，热压模具，组合而成，工作油缸分别按装在机架的顶面，四侧面，顶出油缸在机架的底面，工作油缸的升降机构，装在侧面油缸的下面的机架上。
12.根据权利要求
11所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于电气控制柜装有电气自动控制系统，主要有五部分电路组成，①主电路主要由两台三相异步电机组合而成，②控制电路，③指示电路主要由“自动”和“点动”工作指示灯组合而成，④保护电路主要由热继电器，压力继电器，限位开关组合而成，⑤执行电路由控制各油路阀门的电磁铁DT(1DT-13DT)，组合而成。
13.根据权利要求
11或12所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于控制电路由中继电路(1J-24J)，检测电路(1XK-9XK，1ST-6ST)，点动电路(1DA-13DA)，组合配置的电路。
14.根据权利要求
11所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于液压站，是液压传动系统，主要由四个回路组组合配置而成，①高压小流量油泵回路组(1)、(2)、(3)、(4)、(5)，②低压大流量回路组(6)、(7)、(8)、(9)、(10)，③工作油缸回路组，④顶出油缸回路组(11)、(12)，组合而成。
15.根据权利要求
14所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于工作油缸回路组是由三个三位四通电磁阀(13)、(14)、(15)，六个液控单向阀(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)，三个二位三通阀(22)、(23)、(24)，三个可调节流阀(25)、(26)、(27)，五个电接点压力表(28)，(29)、(30)、(31)、(32)，二个集分流阀(33)、(34)，组合配置而成。
16.根据权利要求
11所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于热压模具主要由模块(43)，顶料机构(36)，模块定后位限位结构(35)、(37)、(38)，电气自锁保护装置(39)、(40)、(41)，挡料机构(63)、(64)、(65)组合而成，模块分别固定在上压板(42)，镶模压头(66)，工作台(44)上。
17.根据权利要求
16所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于热压模具的模块主要有进加热介质口(45)，出加热介质口(46)，隔热板(47)，背模曲面板(48)，组合而成。
18.根据权利要求
17所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于进入模块的加热介质可以是水或蒸汽或油，模块的工作表面温度保持在110℃-170℃之间，130℃-140℃为加工刨花制品的最佳温度。
19.根据权利要求
16所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于模块定后位限位结构是在后面模块凹槽(37)与两侧面模块后端有凸台(35)以及在两侧面的前端有斜面(37)与前模块斜面(38)共同构成四侧面模块的限位结构。
20.根据权利要求
16所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于挡料机构是由挡料块(63)、滑套(41)、丝杠(64)、手轮(65)组合而成，挡料机构安装在底模上。
21.根据权利要求
16所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于电器自锁保护装置是由微动开关(39)，操纵杆(40)，滑套(41)组合而成按装在挡料机构上，挡料机构按装在底模上。
22.根据权利要求
11所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于油缸升降机构由升降丝杠(49)，升降丝母(53)，轴承(51)，(52)，(55)，轴承座(54)，园锥齿轮(50)，园锥齿轮轴(56)，箱体(67)，齿轮轴套(58)，主要另件组成的机构，升降丝母(53)的孔与升降丝杠(49)配合，外面装有园锥齿轮(50)和轴承(51)、(52)，轴承(51)、(52)装在轴承座里，轴承座固定在箱体上，园锥齿轮轴(56)的轴部与齿轮套配合，齿轮部分与园锥齿轮(50)啮合，升降丝杠顶端与油缸(59)联接。
23.根据权利要求
11所说的制造刨花模压一次加工制品的专用设备，其特征在于工作油缸单缸压力在100-200吨之间，顶出缸的工作压力在25-40吨之间。
专利摘要
刨花模压一次加工制品及其制造方法和专用设备是属于家具等木器制品的新材料、新结构、新的制造方法和使用该方法的专用设备。本发明利用刨花或农林产品下脚料加入一定量的胶合剂、固化剂、防水剂、脱模剂，使用六向五工位电控全自动液压专用设备，在一定的压力、温度下，模压一次加工出具有曲、平面立体造型和凹凸花纹图案的美观、坚固的产品。
文档编号B27N3/08GK87103724SQ87103724
公开日1988年2月24日 申请日期1987年5月23日
发明者张玉家, 刘成安, 王赞源, 曲江耀 申请人:青岛家具研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan