Разработка конструкции шкафа

Разработка конструкции шкафа

1.     Формирование корпуса изделия

Корпус изделия формируется из горизонтальных - верхнего и нижнего, а также боковых щитовых элементов. Внутри корпуса могут быть у стенки перегородки, создающие отделения различного назначения.

В зависимости от расположения элементов относительно друг друга корпус изделия может быть сформирован с вертикальными стенками (рис.2, 1); с горизонтальными стенками ( рис. 2, 2); с «усовым» соединением стенок ( рис. 2, 3); с использованием монтажных брусков ( рис. 2, 4); с вертикальными опорными стенками ( рис. 2, 5); с комбинированным расположением стенок ( рис. 2, 6-8).

В процессе проектирования корпусной мебели следует руководствоваться следующими соображениями при выборе схемы формирования корпуса изделия.

При проектировании изделий с антресольными секциями, у корпуса на плинтусную коробку, установке накладных или полувкладных (между вертикальными стенками) распашных дверок предпочтение отдать формированию корпуса изделия с вертикальными проходными стенками (рис. 2, 1).

При проектировании отдельностоящих (островных) изделий, изделий без антресольных секций, установке корпуса на скамейку, установке полувкладных (между горизонтальными стенками) распашных дверок предпочтение стоит отдать формированию корпуса изделия с горизонтальным проходными стенками ( рис. 2, 2).

При проектировании высокохудожественных отдельностоящих (островных) изделий, как правило, неразборных, без антрисольных секций, установку корпуса на скамейку сложных форм, установке распашных дверок, предпочтение стоит отдать формированию корпуса изделия с усовым соединением стенок ( рис. 2, 3).

Формирование корпуса изделия с использованием монтажных брусков (рис. 2, 4) предпочтительно при проектировании высокотехнологичной рядовой сборной мебели стеллажного типа с минимальным количеством типов щитовых элементов.

Рис. 2. Схемы формирования корпуса изделия

Формирование корпуса изделия с вертикальными опорными стенками (рис. 2, 5) возможно во всех случаях, когда при его формировании используются проходные или полупроходные вертикальные щиты ( рис. 2, 6; 8).

шкаф корпусная мебель

Использование одной из схем комбинированного расположения стенок при формировании корпуса изделия зависит в первую очередь от того, чему конструктор отдает преимущество в проектируемой конструкции изделия. Например, если необходимо установить вкладные дверки, то предпочтение стоит отдать предпочтение следует отдать формированию корпуса изделия по схемам 6 или 8; при проектировании изделия с антресольной секцией - схеме 7; при установке изделия на плинтусную коробку - схемам 6 или 8; на скамейку - схеме 7 и т.д.

Для нашего изделия на скамейке принимаем форму корпуса изделия с горизонтальными проходными стенками - схема 2.

2. Материалы, необходимые для изготовления изделия

Основным конструктивным материалом принимаем плиту ДСтП толщиной 16 мм. Заднюю стенку шкафа изготавливают изДВП толщиной 4 мм соответственно.

Штанга изготавливается из древесины твердых лиственных пород. Опорные элементы штанги пластмассовые.

Корпуса ящиков - их стенки, а также направляющие бруски изготавливают из древесины твердых пород. Дно полуящика - из 4 мм ДВП.

Корпус шкафа собирают на эксцентриковых стяжках, заднюю стенку устанавливают на гвоздях. Полку изготавливают из ДСтП.

В качестве облицовочного материала принимаем шпон строганный твердых лиственных пород (бук).

.1 Плиты древесностружечные (ДСтП). ГОСТ 10623

Наиболее распространенным в нашей стране материалом для изготовлении корпусной и мягкой мебели, мебельных заготовок, столешниц, детской и кухонной мебели, мебели для офиса, прихожих, внутренней отделки помещений, изготовления перегородок, дверей, подоконников, выставочных конструкций, стеллажей, использование как основы под потолки, настила под полы являются сегодня древесностружечные плиты (ДСтП).

Главные достоинства ДСтП - низкая стоимость и простота обработки. Наличие гидрофобозирующих, антисептических и других добавок обуславливает прочность и долговечность материала.

При горячем прессовании плит в качестве связующих веществ используются карбамидоформальдегидные смолы. Современная технология позволяет производить ДСтП с уровнем формальдегида значительно более низким, чем установленная предельно допустимая концентрация (ПДК).

ДСтП также используется в качестве основы под ламинирование, каширование и другие виды облицовки.

Плиты древесностружечные (ДСтП) подразделяют:

1.     по физико-механическим показателям - на марки П-А и П-Б;

2.       по качеству поверхности - на I и II сорта;

.        по виду поверхности - с обычной и мелкоструктурной (М) поверхностью;

.        по степени обработки поверхности - на шлифовальные (Ш) и нешлифовальные;

.        по гидрофобным свойствам - с обычной и повышенной (В) водостойкостью;

.        по содержанию формальдегида - на классы эмиссии Е1 и Е2.

В зависимости от содержания формальдегида плиты изготавливают двух классов эмиссии, указанных в табл. 1.

Размеры древесностружечных плит

Примечание: Толщина нешлифованных плит устанавливается как сумма номинального значения толщины шлифованной плиты и припуска на шлифование, который не должен быть более 1,5 мм.

К положительным свойствам ДСтП следует отнести: водостойкость, прочность, легкость в обработке; ДСтП хорошо удерживает гвозди и шурупы, скрепляющие конструкцию. Существенным достоинством ДСтП является низкая цена. Именно поэтому ДСтП является самым широко используемым материалов для мебели эконом-класса. Для кухонь и ванн используется специальный вид ДСтП - с повышенной влагостойкостью.

Наиболее существенным недостатком ДСтП является использование формальдегидных смол, которые скрепляют древесные частицы.

В результа те ДСтП выделяет в воздух определенное количество свободного формальдегида, отрицательно влияющего на здоровье человека. Большей экологической чистотой отличается ДСтП с классом эмиссии формальдегида Е1. следует особо отметить, что плиты ДСтП с показателем формальдегида Е2 запрещается использовать в производстве детской мебели. При использовании ДСтП не допускается глубокая фрезеровка, изготовление всевозможных фигурных деталей.

2.2   Плиты древесноволокнистые (ДВП). ГОСТ 4598

Плиты древесноволокнистые общего назначения мокрого способа производства предназначены для использования в изделиях и конструкциях, защищённых от увлажнения.

Из ДВП изготавливают конструкционные элементы мебели, задние стенки и полки шкафов и тумб, нижние полки диванов, выдвижные ящики, спинки кроватей, перегородки. Их также используют при изготовлении гнутоклееных деталей с внешними слоями из строганного шпона ценных пород.

Плиты в зависимости от назначения подразделяют на два вида: твердые и мягкие. Твердые плиты в зависимости от прочности и вида поверхности подразделяют на марки:

Т - твердые плиты с не облагороженной лицевой поверхностью;

Т-С - твердые плиты с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы;

Т-П - твердые плиты с подкрашенным лицевым слоем;

Т-СП - твердые плиты с подкрашенным лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы;

СТ - твердые плиты повышенной прочности (сверхтвердые) с не облагороженной лицевой поверхностью;

СТ-С - твердые плиты повышенной прочности (сверхтвердые) с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы.

Твердые плиты марок Т, Т-С, Т-П, Т-СП в зависимости от уровня физико-механических показателей подразделяют на группы качества: А и Б. Мягкие плиты в зависимости от плотности подразделяют на марки: М-1; М-2; М-3.

Для всех марок плит не допускаются расслоения, прогары, бахрома на кромках, пятна от масла и парафина, а также посторонние включения недревесного происхождения и загрязнения поверхности.

Содержание добавок формальдегидосодержащих смол в рецептуре плит по отношению к абсолютносухой массе не должно превышать 1,3%.

Лицевая поверхность плиты должна иметь одну цветовую тональность и однородную структуру из равномерно размолотых волокон.

Плиты должны иметь прямые углы. Кромки плит должны быть прямолинейными. Размеры плит должны соответствовать указанным в табл. 2.

Размеры древесноволокнистых плит

.3 Пиломатериалы лиственных пород. ГОСТ 2695

Пиломатериалы лиственных пород разделяют на обрезные, односторонние обрезные и не обрезные, доски и бруски.

Номинальные размеры пиломатериалов устанавливают:

·      по длине:

- из твердых лиственных пород от 0,5 до 6,5 м с градацией 0,10 м;

из мягких лиственных пород и березы от 0,5 до 2,0 с градацией 0,10 м; от 2,0 до 6,5 м с градацией 0,25 м;

·      по толщине: 19, 22, 25, 32, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мм;

·        по ширине:

- обрезные - 60, 70, 80, 90, 100, 130, 150, 180, 200 мм;

не обрезные и односторонние обрезные - 50 мм и более с градацией 10 мм.

Ширина узкой пласте в не обрезных пиломатериалах не должна быть не менее 40 мм.

Номинальные размеры пиломатериалов от номинальных размеров установлены для древесины влажностью 20 %.

Предельные отклонения от номинальных размеров пиломатериалов устанавливаются следующие:

·      по длине, мм…………………..+50 и -25

·        по толщине, мм

до 32 мм……………………………± 1,0

св. 32 мм…………………………...± 2,0

·      по ширине обрезных пиломатериалов, мм

до 100 мм……………………………± 2,0

св. 100 мм…………………………...± 3,0.

Пиломатериалы изготавливают сухими (с влажностью не более 22%), сырыми (с влажностью более 22 %) и сырыми антисептированными.

По качеству древесины пиломатериалы разделяются на три сорта (1,2 и 3) и должны соответствовать нормам ограничения пороков по сортам.

Параметр шероховатости поверхности пиломатериалов Rm не должен превышать 1250 мкм по ГОСТ 7016.

Непараллельность пласти и кромок допускается в пределах установленных отклонений от номинальных размеров.

2.4 Шпон строганный. ГОСТ 2977-82

Используется в качестве облицовочного материала для изделий из древесины и вырабатывается из древесины следующих пород:

·  лиственных:

мелкорассеяно-сосудистых - березы, бука, граба, клена, красного дерева (дибету или акажу, окуме, сипо, тиама, фрамире);

крупнососудистых - бархатного дерева, вяза, дуба, карагача, каштана, ясеня;

·  хвойных: лиственницы, осины.

В зависимости от качества древесины и размеров по длине и ширине шпон подразделяют на сорта: 1 и 2. Влажность шпона должна быть (6 ±2) %.

Параметр шероховатости поверхности Rm по ГОСТ 7016 должен быть, мкм, не более:

для дуба, ясеня, ильма и крупнорассеяно-сосудистых - 200;

для сосны, лиственницы - 330;

для остальных пород - 100.

В зависимости от текстуры древесины строганный шпон подразделяют на виды:

Виды строганного шпона

Примечание: шпон из ореха, груши, бархатного дерева на виды не подразделяются. Шпон из сосны подразделяется на радиальный и полурадиальный

Окраска от металла на поверхности шпона в 1-м сорте не допускается, во 2-м допускается несквозная не более 10% к длине листа.

Шпон должен изготавливаться обрезным и прирезанным.

Размеры обрезного шпона должны соответствовать указанным в табл. 4. По согласованию с потребителем допускается изготовлять шпон стандартных толщин не обрезным, минимальные размеры которого по ширине и длине должны соответствовать указанным.

Размеры обрезного шпона

Предельные отклонения по толщине шпона допускаются ±0,05 мм.

Листы шпона укладывают в пачки с подбором по породам, виду шпона и сорту. Количество листов в пачке должно быть не менее 10.

3. Определение внутренних объемов и функциональных размеров изделия

Функциональные размеры мебели-хранилища, к которой относится шкаф для платья и белья, определяются в соответствии с данными ГОСТ 13025.1 «Мебель бытовая, функциональные размеры отделений для хранения одежды» и ГОСТ 13025.2 «Мебель бытовая. Функциональные размеры отделений для хранения белья» (приложение В)

Размеры для хранения одежды и головных уборов должны соответствовать указанным на чертеже 1 и 2.

Расстояние между крючками, а также между крючками и ограничивающими элементами вешалок и отделений для хранения одежды должно соответствовать указанным на чертеже 3.

Глубина отделений для хранения головных уборов должна быть не менее 240 мм.

Расстояние от верхней кромки штанги до рабочей поверхности верхнего крючка должно быть не более 1900 мм.

Размеры для хранения белья должны соответствовать указанным на чертеже 4 и в таблице 5.

Расстояние между полками или выдвижными лотками (или между полкой и ограничивающим элементом отделения) должно быть не менее 170 мм.

Расстояние между полками или полкой и ограничивающим элементом должно соответствовать от 200 до 400 мм.

Высота заднего борта выдвижных лотков и полок должна быть не менее 30 мм.

Полезный объем отделений для хранения одного комплекта постельных принадлежностей в тумбах, шкафах и диванах кроватях должен быть не менее 0,11 м3 .

Размеры отделений для хранения обуви должны соответствовать указанным на чертеже 5 и таблице 6.

Ширина отделения для хранения обуви должна быть не менее 250 мм, а при хранении пары обуви порознь (на прутках, полках, кассетах и т.д.) - не менее 125 мм.

4. Расчет конструкционных размеров изделия

4.1 Определение размеров проемов корпуса по ширине

Ширина для отделения для платья не имеет ограничений и зависит в основном от требуемого объема хранения, определим ширину отделения для белья.

Принимаем хранение белья в ящиках и на выдвижных полках при поперечном расположении в одну стопу с целью более рационального использования объёма, занимаемого бельем. В этом случае минимальный внутренний размер отделений в плане составит: для постельного белья 420(400)*460 мм; для других видов - 300*420(400) мм.

Будем считать, что в ящиках хранится всё бельё, кроме постельного. Следовательно, минимальная его ширина внутри должна быть не менее 300 мм. С учётом толщины стенок ящика и удобства пользования, следует принять ширину ящика 360 мм. Длина ящика, согласно функциональным размерам, должна быть не менее 420 мм (для других видов белья). Примем длину ящика 520 мм, что хорошо согласуется с заданной габаритной глубиной шкафа, равной 580 мм. Высоту ящика примем равной 180 мм. Примем установку ящика на направляющих брусках. Размеры сечения брусков примем согласно отраслевой нормали равными 6*16 мм из древесины твердых лиственных пород.

Одновременно с установлением размеров ящиков необходимо принять решение о типе емкости - ящик или полуящик. Полуящик в отличие от ящика имеет переднюю стенку ниже боковых, что позволяет выдвигать полуящик, взявшись за переднюю стенку, то есть отпадает необходимость в установке ручек.

В нашем случае емкости скрыты за дверцей шкафа, следовательно, передняя стенка не выходит на фасадную поверхность изделия, а поэтому целесообразнее переднюю стенку ящика сделать ниже боковых. Это сэкономит емкость за счет отсутствия ручек, уменьшит расход материалов и фурнитуры, не снижая эстетических свойств изделия. Из вышеперечисленных соображений принимаем тип емкости для хранения белья в виде полуящика.

Исходя из функциональных размеров полуящика для хранения белья и конструктивных соображений - шкаф трехдверный, принимаем следующую схему формирования корпуса по фронту (рис. 6).

Определим общую ширину проема шкафа исходя из принятой ширины полуящика для хранения белья:

+16+480*2 = 1456 мм;

где 480 мм - принятая ширина полуящика для хранения белья;

мм - толщина перегородки.

Ближайший больший размер проема по ширине для принятой схемы формирования корпуса составляет 1652 мм.

Поскольку размеры проемов В2 и В4 ОСУ не устанавливает, они определяются при разработке конструкции изделия и устанавливаются в зависимости от типоразмеров щитовых элементов.

Определяем размеры проемов В2 и В4:

·      отделение для хранения белья

В2 = (1652-16):3 = 545,66 мм, принимаем 546 мм

·      отделение для хранения одежды

В4 = 546*2 = 1091 мм.

Размеры дверей по ширине составят 560 мм.

Размер корпуса по фронту в этом случае равен 1686 мм.

.2 Определение размеров корпуса по высоте

Для установки внутреннего размера шкафа по высоте рассмотрим отделение для хранения одежды.

Расстояние от оси штанги для навески плечиков до нижнего щита должно быть не менее 1400 мм для одежды и не менее 900 мм - для костюмов. Примем 1400 мм.

Расстояние от оси штанги до полки должно быть не менее 50 мм.эвысота отделения для хранения головных уборов должна быть не менее 170 мм (толщина полки 16 мм).

Таким образом, общая высота отделения составит минимально

+50+16+170 = 1637 мм.

Ближайший больший размер проема по высоте для принятой схемы составляет 1692 мм.

По высоте проема h, равной 1692 мм, выбираем размер корпуса по высоте H, равный 1724 мм.

Определим размеры:

·      дверок - 1724*560 мм;

·        горизонтальных проходных стенок - 1724*560 мм;

·        вертикальных непроходных стенок - 1692*560 мм.

В бельевом отделении шкафа примем к установке три полуящика (высота каждого 180 мм), и две выдвижные полки для белья, а также предусмотрим отделение для хранения сезонной обуви. Расстояние между полками должно быть в пределах 200-400 мм.

Примем, что расстояние между полками одинаковое, равное 250 мм, а толщина выдвижной полки 16 мм.

Следовательно, внутренний размер бельевого отделения по высоте составит:

*3+5*3+16+250*3+16*2 = 1353 мм,

где 180 - высота ящика, мм;

- расстояние между ящиками, мм.

В этом случае высота отделения для хранения сезонной обуви составит:

-1353 = 284 мм.

Внешний вид изделия, его эстетическое восприятие во многом зависит от вида и размеров опорных элементов. Высота опорных элементов составляет:

·      плинтусной коробки 50-100 мм;

·        скамейки 150-250 мм.

В нашем случае примем высоту скамейки равной 180 мм.

Проведем контрольную проверку не затронутых нами ещё функциональных размеров. По ГОСТ 13025.1 расстояние от пола до оси штанги должно быть не более 1900 мм.

В нашем случае

+16+1400 = 1596 мм < 1900 мм

По ГОСТ 13025.1 расстояние от пола до верхней кромки передней стенки ящика и полуящика должно быть не более 1250 мм.

В нашем случае

+16+284+180*3+5*3 = 1035 мм < 1250 мм

Таким образом, размеры корпуса (тип 2) с проходными горизонтальными стенками.

Размеры корпуса:

по высоте - 1724 мм;

по ширине - 1686 мм;

по глубине 580 мм.

Размеры дверей:

по высоте - 1724 мм;

по ширине - 560 мм.

Размеры стенок:

Проходных горизонтальных:

по длине - 1686 мм;

по ширине - 560 мм.

Непроходных вертикальных, перегородок:

по длине - 1692 мм;

по ширине 560 мм.

4.3 Вычерчивание габаритного чертежа изделия

Установление функциональных размеров и ориентировочная компоновка функциональных отделений и элементов

5. Составление спецификации узлов и деталей

По результатам расчетов предыдущего пункта составляем спецификацию узлов и деталей изделия. Не следует путать ее со стандартной спецификацией на чертежи изделия.

В данной спецификации приводят все детали и узлы изделия в порядке сборки изделия. Здесь указаны порядок сборки каждой сборочной единицы, материал деталей, размеры деталей и их количество в изделии.

6. Выбор видов соединений

6.1 Угловые соединения щитов

После того, как выбран способ формирования корпуса изделия, необходимо решить, каким способом формировать угловые соединения щитов. Существует несколько способов таких соединений щитов в мебели. Они показаны на рис. 5.

Рис. 5. Примыкание щитовых элементов и угловых соединений в мебели: А - Г-образные соединения: а - впритык с выступом; б - впритык с уступом; в - впритык заподлицо; г - на ус; д - внакладку со свесом; е - внакладку с уступом; ж - внакладку заподлицо. Б - Т-образные соединения: з - впритык с выступом; и - впритык с уступом; к - впритык заподлицо; л - внакладку. В - Крестообразные соединения: м - впритык; н - внакладку; о - с монтажным бруском.

В моем задании соединение верхнего и нижнего щитов с боковыми стенками, соединение стенок отделения для полуящиков соответствует варианту д - внакладку со свесом.

6.2   Соединение стенок корпуса

В разборной корпусной мебели соединение стенок корпуса изделия выполняется, как правило на стяжках и шкантах. Размеры шкантов те же, что и в соединениях стенок корпусной мебели. Шканты применяют без клея, они выполняют функцию направляющих при сборке корпуса.

Для установки стяжек и шкантов в вертикальных и горизонтальных стенках корпуса высверливают отверстия, размеры и расположение которых зависят от типа стяжки, диаметра и длины шканта, а также способа формирования корпуса.

Длина шканта зависит от толщины стенки.

В зависимости от способа зажима (стягивания) стенок стяжки подразделяют на эксцентриковые и резьбовые. Резьбовые стяжки обеспечивают надежное крепление (стягивание) соединяемых элементов, но требуют при монтаже значительно большего времени. В резьбовых стяжках усилие зажима создается метрической резьбой винта, шпильки и гайки. Простейший вид резьбовой стяжки - стандартный винт и гайка. Имеется большое разнообразие конструктивных решений и оформления стяжек. Вид винтовой и эксцентриковой стяжки показан на рисунке 6.

Рис. 6. Соединение щитовых элементов: а - винтовая стяжка; б - эксцентриковая стяжка

Основными деталями эксцентриковых стяжек являются гайка, винт и эксцентрик. Эксцентриковые стяжки, по сравнению с винтовыми, являются быстродействующими, но уступают им в силе зажима в 3-4 раза при приложении одинакового усилия зажима. В эксцентриковых стяжках усилие зажима создается эксцентриком, поворачивающимся вокруг оси, смещенной относительно геометрической оси эксцентрика на расстояние, называемое эксцентрисететом. Эксцентриковые стяжки работают только при незначительных отклонениях в размерах сопрягаемых деталей в местах зажима. Они должны иметь самотормозящий эксцентрик, чтобы при эксплуатации мебели не было ослабления зажима между стенками корпуса изделия. Самотормозящим является эксцентрик, у которого положении зажима угол подъема профиля не превосходит величины угла трения.

Гайки-втулки с наружной резьбой ввинчивают, а гайки-втулки с заершением запрессовывают с клеем в гнезда диаметром 0,85-0,9 диаметра втулки. Прочность крепления гаек-втулок с наружной резьбой М10 на вырыв из пласти древесностружечной плиты достигается не менее 150 кг.

Стяжки должны прочно скреплять стенки корпуса, обеспечивать стягивание стенок в данных пределах, исключать возможность саморазъединения при нормальной эксплуатации изделия, обеспечивать технологичную сборку изделия.

Число шкантов и стяжек зависит от ширины стенок и типа стяжек. Если применяют эксцентриковые или винтовые стяжки, то при ширине стенок до 350 мм и менее, не несущих при эксплуатации больших нагрузок, а также в изделиях такой же глубины с горизонтальными проходными стенками на каждое соединение можно ставить одну стяжку, расположенную ближе к передней стенки, и два шканта.

При большей ширине боковых и горизонтальных стенок соединение выполняется двумя стяжками указанного типа и двумя-тремя шкантами. Начало отсчета принимают от передней кромки стенки. Причем распологают их друг от друга на расстоянии, кратном 32 мм. Стенки-перегородки корпусных изделий соединяют, как правило, на одинаковом расстоянии от задней и передней кромок стенок. Это расстояние рекомендуется принимать кратным 32 мм.

На рис. 7 показана эксцентриковая стяжка. Крепление стенок корпуса изделия производится при помощи эксцентрика, поворачиваемого ключом или обыкновенной отверткой, вставленной в имеющийся в эксцентрике отверстие.

Рис. 7. Эксцентриковая стяжка.

Основные требования к стяжкам заключается в обеспечении требуемой прочности и плотности сопряжения при минимальных затратах труда, времени и усилий на их установку. В зависимости от конструкции и размеров стяжки способны обеспечить усилие сжатия соединяемых деталей в пределах от 1000 до 5000 Н. такого усилия достаточно для достижения необходимой плотности соединения в изделиях мебели на расстояния до 300 мм по обе стороны от стяжки.

Эксцентриковые стяжки значительно удобнее при сборке изделия по сравнению с винтовыми. Однако сила стягивания эксцентриковых стяжек слабее винтовых и, кроме того, соединение может ослабевать в процессе эксплуатации изделия.

Материалом для стяжек служит сталь, дюралюминий и капрон. Лицевые видимые части стяжек никелируют, оксидируют, оцинковывают и т.д.

Сегодня все большее распространение находят эксцентриковые стяжки и эксцентриковые стяжки быстрого монтажа (рис. 8) - один из самых распространенных видов крепежной фурнитуры для любых плитных материалов. Они состоят из эксцентрика и стойки и различаются в основном диаметром и высотой эксцентрика; длиной стойки и типом крепления стойки (винт или саморез). В качестве эксцентрика в некоторых конструкциях используется муфта.

Эксцентриковые стяжки быстрого монтажа различаются, кроме того, цветов пластиковой части эксцентрика комплектующих.

Рис. 8. Стяжки быстрого монтажа

Сбор корпуса рациональнее всего осуществить с помощью эксцентриковых стяжек. Для плиты толщиной 16 мм принимаем эксцентриковую стяжку с диаметром муфты D = 15 мм, высота центра Х =8 мм, высота центра муфты Y = 12,3 мм.

Для установки полки в корпус принимаем быстромонтируемую стяжку диаметром 7 мм под саморезы.

6.3   Крепление стенок задних

Задние стенки предназначены для ограничения изделий корпусной мебели с тыльной стороны о обеспечения жесткости и формоустойчивости корпуса изделия в процессе его эксплуатации. Последнее имеет особенно большое значение для разборной мебели, формообразующие конструктивные элементы которой соединены с помощью стяжек.

Возможные виды крепления задних стенок, показаны на рис. 9.

Под буквами указаны: а-в - в фальц шурупами (1 - шайба; 2 - рейка из древесины хвойных пород; 3 - полоса из фанеры клееной); г - в четверть, формируемую с помощью рейки (4) из древесины твердых лиственных пород; д - в фальц с креплением раскладками из древесины твердых лиственных пород (для отдельно стоящей мебели); е - задняя стенка рамной конструкции, устанавливаемая в фальц; ж - в паз, с использованием клиновой стяжки (5 - клин, 6 - скоба); з - внакладку; и - в паз; к - крепление к стенке перегородке металлической скобой (л); м - н - соединение задних стенок в крупногабаритных изделиях мебели с помощью планок из древесины и специальных соединителей ( длина - 2,75 м; цветовая гамма - однотонные, под дерево).

Рис. 9. Способы крепления (а-к) и соединения (л-н) задних стенок

Задние стенки с остальными стенками корпусных изделий соединяют в фальц (четверть) или внакладку шурупами или соединяют в паз. При установке стенки в фальц повышается жесткость и формоустойчивость корпуса, упрощается процесс установки стенки, повышается точность за счет фиксации ее положения. В разборных изделиях этот способ наиболее предпочтителен.

Стенки, устанавливаемые в фальц или внакладку (рис. 10. а-е,з) придают изделию большую жесткость, чем стенки, устанавливаемые в (рис. 10, ж, и). в этом смысле им следует отдать предпочтение.

Соединение стенок внакладку (рис. 10, з) может быть рекомендовано только для изделий небольших габаритных размеров (тумбочки, туалетные столы), а также для универсально-сборной и кухонной мебели. Если задние стенки изготовлены из твердой древесноволокнистой плиты, то при креплении стенок шурупами в местах крепления обязательно нужно ставить полосы из клееной фанеры (рис. 10, в) или металлические специальные подкладки (рис. 10, а-в, з). в противном случае может произойти вырыв или разрушение задней стенки в месте крепления шурупом.

Для моего изделия принимаю способ крепления под буквой а - в фальц шурупами.

6.4   Оформление кромок щитовых элементов

В зависимости от вида плит, используемых в конструкции изделий, могут быть конструктивно оформлены различным образом, показанным на рис. 10.

Рис. 10. Конструктивное оформление кромок щитов: а, и, к - облицовывание шпоном, кромочным пластиком, декоративным бумажнослоистым пластиком, том числе с предварительно вклеенной рейкой (К); б, л - приклеивание раскладки на гладкую фугу; в - приклеивание раскладки в паз и гребень; г - приклеивание раскладки на вставную рейку; д-з - приклеивание обкладки на гладкую фугу с последующим фрезерованием профиля (е-з); л - приклеивание рейки треугольного профиля в паз того же профиля; н-о - оклеивание по контуру врезными профилями пвх (Н) или профилями из алюминия (о).

Кромки древесностружечных плит, как, правило, облицовывают строганным или различным кромочным материалами. При этом плиты предварительно может быть вклеена рейка для повышения прочности приклеивания кромочного материала.

На облицовываемы кромки столярных плит из не склееных реек обязательно следует приклеивать обкладки, соединяя их кромки щита в паз и гребень или вклеивать рейки. Долевые кромки столярных плит с серединками из склеенных реек можно облицовывать, предварительно не наклеивая обкладки.

При использовании щитовых элементов рамочной конструкции применение обкладок не обязательно, если на наружную поверхность рамки не выступают торцы щитов, проушин, брусков.

В случае приклеивания к кромкам щитов обкладок из массивной древесины последним можно придать любой профиль на конечной стадии обработки.

Для моего задания выбираю облицовывание кромок натуральным строганным шпоном.

6.5   Навеска и установка дверей

При установке дверок, раздвижных и выдвижных элементов в изделиях мебели используют подвижные соединения. К подвижным соединениям щитовых элементов относятся, в первую очередь, шарнирные соединения дверок, с боковыми стенками корпуса изделия мебели. В зависимости от способа установки они могут быть распашными, раздвижными и откидными, а в зависимости от вида применяемых петель - съемными и несъемными. Съемные двери упрощают сборку изделия.

По способу установки различают двери (рис. 11.) накладные 1, вкладные 2 и комбинированные (полувкладные) 3-5.

Рис. 11. Способы установки распашных дверей: 1 - накладные; 2 - вкладные; 3,4,5 - комбинированные (полувкладные).

Выбор способа установки дверей в определенной степени связан со схемой формирования корпуса изделия. Так установка накладных дверей целесообразна при формировании корпуса изделия с проходными вертикальными или горизонтальными щитами (рис. 11,1). При формировании изделия на ус следует устанавливать только вкладные двери (рис 11,2). При использовании в интерьере изделий блокируемых по фронту обычно применяют комбинированные двери, устанавливаемые между проходными вертикальными щитами (рис. 11,3), а в случае блокирования изделий по высоте - комбинированные двери, устанавливаемые между проходными горизонтальными щитами (11,4). При соединении верхнего щитового элемента со стенками боковыми на ус, а нижнего - между ними, следует устанавливать двери, как показано на рис 11,5.

Использование накладных дверей с технологической точки зрения более предпочтительно, так как практически не требует проведения подгоночных работ. Навешивают накладные двери на петли карточные разъемные, шарнирные прямые и рояльные.

Установку накладных дверей по отношению к боковым стенкам выполняют заподлицо и с уступом позволяет блокировать изделия по фронту.

Рис. 12. Установка дверей на стенки боковые: 1 - внакладку заподлицо; 2 - внакладку с уступом; 3 - внакладку с выступом; 4,6,9 - в проем с заглублением; 5,7 - в проем с выступом; 8 - в проем с наплавом.

Притворы смежных распашных дверей по отношению друг к другу могут быть выполнены внакладку и заподлицо (рис. 13). Установка дверей внакладку и заподлицо с технологическим зазором не требует подгоночных работ.

Рис. 13. Притворы дверей: 1 - внакладку; 2 - заподлицо; 3 - заподлицо со вставной рейкой; 4 - заподлицо с притворной планкой; 5 - заподлицо с притворным бруском; 6 - заподлицо в четверть.

При проектировании корпусной мебели наряду с щитовыми дверями применяются двери рамочной конструкции. В качестве филенок заполняющих просветы между брусками рамок, могут быть использованы щиты из массивной древесины, МДФ, фанера клееная. В шкафах книжных, сервантах в качестве филенок ставят стекло.

Для навески распашных дверей наибольшее распространение получили четырехшарнирные петли. С их помощью можно устанавливать накладные и вкладные двери с уступом (платиком) и заподлицо с боковыми стенками. Величина платика зависит от толщины прокладки под планку петли, которую крепят к вертикальной стенке.

Рис. 14. Петля четырехшарнирная (диаметр чашки 35 мм, глубина 11 мм); а - для накладной двери; б - для вкладной двери; в - для серединной двери.

Четырехшарнирные петли позволяют регулировать двери после их установки. Ход регулировочного винта составляет - 0,5 до + 1,5 мм.

При навешивании накладных дверей с уступом и смежных на четырехшарнирные петли применяют установочные площадки, толщина которых определяется по формулам, в зависимости от типа петли.

При навешивании двери важно правильно определить необходимое количество петель на одну дверь. Решение этого вопроса не имеет однозначного ответа. Следует учитывать в первую очередь размеры двери, а также ее вес.

Для моего задания принимаем следующее:

Установка дверок - комбинированные, устанавливаемые между проходными горизонтальными щитами (вариант 4); внакладку заподлицо. Закрывает кромки боковых стенок. Дверка навешивается на четырехшарнирную петлю для серединной двери.

6.6 Выдвижные ящики и полуящики, их установка

Ящики и полуящики устанавливают в различных изделиях корпусной мебели (комодах, шкафах для платья и белья, письменных столов, секретктах, книжных шкафах и др.)

Изготовляют ящики и полуящики из древесины хвоиных и твердых лиственных пород (столярные, с использованием шиповых вязок), а также фанеры клееной и шпона ( с применением гнутововыклейных элементов).

Столярные ящики и полуящики представляют собой коробку состоящую из четырех стенок (предней, двух боковых и задней) и дна.

Толщина боковых и задних стенок составляет 8-12 мм. Передняя стенка делается толще боковых в полтора, два раза. По ширине задняя стенка уже боковых на толщину дна и расстояние до шпунта, (как правило, 8 мм) в который вставляется дно.

На рис. 15 показаны угловые соединения могут быть сквозными, полупотайными и потайными. При изготовлении угловых ящичных соединений на одном торце детали делают шипы, а на другом - проушины, что представляет повышенные требования к точности изготовления деталей ящиков.

Рис. 15. Угловые соединения коробок ящиков: а - на шип прямой открытый; б - на открытый шип «ласточкин хвост»; в - на открытый круглый шип (шкант)

Если требуется, чтобы с одной стороны соединения не было видно шипов, например, на передней стенке ящика, ее делают на ¼ толще присоединительной детали (боковой стенки ящика).

Наиболее распространенной конструкцией ящика сегодня является конструкция, при которой стенки коробки ящика соединяются на прямые сквозные ящичные шипы, а передняя накладная стенка представляет собой щитовой элемент, который скрепляется с коробкой ящика с помощью шурупов.

Дно ящика делают из твердой древесноволокнистой плиты толщиной 4-5 мм или клееной фанеры. В большинстве случаев его ставят в паз боковой и передней стенок. Глубина паза принимается равной половине толщины боковой стенки.

Отличие полуящика от ящика состоит в том, что высота передней стенки полуящика обычно равна 0,3-0,6 высоты боковых стенок. По используемым конструктивным элементам и по способам изготовления полуящика ничем не отличаются от ящиков. Передние грани боковых стенок полуящиков имеют кривизну, которая может быть различной. Полуящики применяют, как правило, в тех случаях, когда мебельное изделие имеет дверки, например, шкаф для платья и белья, или в других изделиях, где они наиболее удобны для пользования. В зависимости от назначения мебельные ящики и полуящики изготавливают различных размеров по ширине, длине и высоте.

Ящики устанавливают на направляющих полозках. При выборе способа установки ящика нужно стремится к его технологичности, прочности и надежности, легкости перемещения, устойчивости положения в выдвинутом состоянии. Прочность установки ящика зависит от способа крепления направляющего полозка. Полозки к стенкам проема изделия крепят шурупами или скобами. Соединение будет более прочным, если направление завинчивания шурупа и усилия нагрузки на направляющий полозок будут взаимно перпендикулярны.

Для того чтобы ограничить движение ящика по направляющим опорных (подъящичных) брусков, около задней стенки изделия крепят остановы (бруски).

Два варианта сборки ящиков и установка их на ходовые бруски показаны на рис. 16.

Рис. 16. Варианты угловых соединений столярных ящиков и их установка на направляющие бруски

При установке выдвижных ящиков или полуящиков необходимо соблюдать, некоторые правила. Во-первых, между боковыми стенками ящика и стенками проема, в который они вставляются, должен быть гарантированный зазор, что позволяет избежать трения стенок ящика о стенки проема. Во0вторых, для предотвращения опрокидывания ящика при его выдвигании больше, чем на половину, необходимо ставить предохранительные бруски-остановы. В-третьих, во избежание трения выдвигаемый ящик должен опираться на меньшую (по возможности) площадь (опорных) брусков.

Согласно моему заданию принимаем полуящик из древесины твердых лиственных пород (береза). Задняя стенка крепится на прямой открытый ящичный шип; передняя стенка - на шип ласточкин хвост полутайной. Высота полуящика - 180 мм. Толщина стенок 12 мм, кроме передней накладной стенки - 22 мм. Дно полуящика из 4 мм ДВП. Ящик устанавливается на ходовых брусках.

6.7 Установка полок

Полки являются необходимой принадлежностью книжных шкафов, шкафов для платья и белья, буфетов, секретеров, тумбочек, тумб письменных столов и ряда других изделий. Материалом для полок служат древесностружечные и столярные плиты разных толщин, фанера клееная толщиной 5-12 мм, щиты из массива древесины, стекло и другие материалы.

Размеры полок по толщине зависят от их длины и предполагаемой нагрузки. В процессе эксплуатации полок образуется прогиб, возможная величина которого регламентирована. Уменьшить величину прогиба можно за счет увеличения толщины полки, уменьшения расстояния между опорами и применением материалов с большим модулем упругости.

Допустимая длина полок в зависимости от толщины древесностружечной плиты и назначения

По способу установки полки бывают трех видов: стационарные, переставные и выдвижные.

Стационарные полки применяют в неразборной мебели, где перестановка их по высоте не требуется. Они могут устанавливаться на рейку, на плоские вставные шипы, на круглые вставные шипы, на подполочные бруски.

Переставные полки устанавливают в изделиях, где перемещение их по высоте необходимо (шкафы книжные, серванты и др.) удерживаются переставные полки на металлических или пластмассовых полкодержателях.

Рис. 17. Виды полкодержателей:

- винтовой; 2 - со втулкой; 3 - угловой; 4 - пластмассовый Иногда применяют достаточно удобные и прочные полкодержатели, показанные на рис. 18. полкодержатель представляет собой согнутый стальной пруток, который вставляется в отверстия вертикального щита и образует своеобразный тонкий полозок. В торце полки выбивается паз на ширину на 15-20 мм меньше ширины полки. Такая конструкция обеспечивает надежное, не просматриваемое глазом, крепление полок.

Рис. 18. Полкодержатель из стального прутка

Иногда в качестве полкодержателей используют стяжки. Их ставят в крупногабаритных полках. Применяются такие полкодержатели - стяжки в стеллажной и разборной мебели. Втулки стяжки запрессовываются с интервалом 50-100 мм, что дает возможность переставлять полки по высоте изделия.

Переставные полки делают изделие более удобным в эксплуатации.

Вместо ящиков или полуящиков в шкафах для платья и белья иногда ставят выдвижные полки. Их устанавливают на направляющие полозки или в паз П-образной формы, прикрепленных к стенкам изделия (рис.19).

Такая установка полок обеспечивает устойчивость их положения при выдвигании.

Рис. 19. Способы установки выдвижных полок:

А - в пазах, образованных двумя брусками, б - в пазах, отобранных в брусках.

Для своего изделия выбираю переставную полку шириной 16 мм на металлическом прямом полкодержателе.

7.     Статические нагрузки в изделии

Наиболее подвержены нагрузкам горизонтальные конструктивные элементы корпусной мебели. Величина прогиба зависит от массы и расположения предметов при использовании мебели, т.е. от нагрузки, и от свойств конструктивных элементов, таких как структура материала, удельные показатели прочности, размеры элементов.

Следует различать равномерно распределенную нагрузку и сконцентрированную. Первая нагрузка распределяется равномерно по всей поверхности конструктивного элемента. Сконцентрированная нагрузка, как правило, действует на какую-нибудь точку конструктивного элемента.

При приложении нагрузки неизбежно возникающий прогиб конструктивных элементов постепенно увеличивается по сравнению с начальным и при снятии нагрузки не исчезает полностью, т.е. имеет место остаточная деформация. Значение величины максимальной остаточной деформации зависит в первую очередь от используемого материала.

Максимальный прогиб при нагрузке оказывается в том месте, которое более всего удалено от опор.

Прочность конструктивных элементов изделия на изгиб зависит от сопротивления наружного слоя поверхности детали. Характеристикой прочности на изгиб изделия является его модуль упругости, т.е. способность после снятия нагрузки снова принимать первоначальную форму.

В изделиях мебели прогибу наиболее подвержены полки. Следует руководствоваться следующими величинами допустимых прогибов горизонтальных щитовых элементов при нагрузке:

·      Прогиб вставных полок за сплошной дверкой - 5 мм/м

·        Прогиб открытых вставных полок за стеклом - 3 мм/м

·        Прогиб верхних или промежуточных полок открытых или полностью закрытых - 3 мм/м

При переходе к применению других материалов или при изменение размеров изделий следует иметь ввиду, что для снижения прогиба конструктивных элементов необходимо:

·      Выбирать материалы с высоким модулем упругости;

·        Применять щитовые элементы большей толщины или подклеивать снизу дополнительные конструктивные элементы (рейки или бруски), несколько сдвинутые назад по ширине полки, чтобы зрительно создать впечатление более тонкой полки;

·        Уменьшать расстояния между опорами за счет применения промежуточных стенок.

Снижение прогиба может быть также доступно:

При наличие вставных полок - креплением опорных планок к задней стенке, на которые будут дополнительно опираться вставные полки;

1.     При использовании стационарных полок - креплением стационарных полок к задней стенке, что будет способствовать значительному снижению их прогиба.

Прогиб вставных полок, как правило, не влияет на функцию подвижных деталей, однако выглядит недостатком, бросающимся в глаза, особенно на фронтальных поверхностях шкафа.

Нарушение функции изделия может происходить при деформировании верхнего или нижнего щита. Это возможно только при достаточно большой сконцентрированной нагрузке или если угловые соединения выполнены недостаточно прочно, например, в разборной мебели.

Этого можно избежать, если:

1.     Уменьшить расстояния между опорами или увеличить эффективное сечение щита.

2.       Осуществлять вставку задних стенок в фальц и крепление их шурупами.

.        Предусматривать установку задних стенок в пазы, выбранный всех щитовых элементах, формирующих корпус изделия, при конструировании малогабаритной корпусной мебели.

.        Повысить прочность угловых соединений, имея в виду, что благодаря угловым соединениям в неразборной мебели прогиб горизонтальных конструктивных элементов снижается приблизительно на 30-40%. В разборной мебели задние стенки должны быть тщательно пригнаны и прочно закреплены, так как при применении монтажной фурнитуры прогиб конструктивных элементов уменьшается только приблизительно на 10-20%.

Угловые неразборные соединения большей частью собираются на шкантах, чтобы точно зафиксировать положение конструктивных элементов по отношению друг к другу.

Самые большие усилия приходятся на опоры и нижний щит, так как нагрузки на различные поверхности конструктивных элементов в конечном счете воспринимаются нижним щитом или его опорами (рис. 23).

Если опоры установлены на достаточном расстоянии друг от друга, то, несмотря на большую нагрузку на нижний щит от боковых стенок, прогиб незначителен. Наблюдается небольшой изгибающий момент или его нет вовсе.

Но если ножки сдвинуты к середине, возникает большой изгибающий момент, в результате чего полик прогибается вверх и заклинивает дверки снизу. Прогиб может быть уменьшен путем установки средних стенок.

Рис. 20. Передача сил на нижний щит изделия:

Faw - концентрирование нагрузки, передаваемые на нижний щит боковыми стенками; F1 и F3 - равномерно распределенная нагрузка; F2 - концентрированная нагрузка.

Изгибающие моменты боковых и средних стенок имеют противоположное направление и, таким образом, снижают прогиб (рис. 21).

Рис. 21. Прогиб нижнего щита действием боковых и средних стенок: а - распределение сил; б - прогиб f1 под действием нагрузки Faw от стенок; в - прогиб f2 под действием нагрузки Fzw от средних стенок; г - прогиб f3, получающийся в результате действия всех нагрузок.

На рис. 22 приводятся некоторые случаи приложения нагрузки щитовой на элемент:

Рис. 22 Примеры нагрузок, действующих на нижний щит: I - схема нагрузки; II - вид прогиба; q - нагрузка на поверхность; а - средняя стенка отсутствует, нижний полик испытывает равномерно распределенную нагрузку; б - средняя стенка установлена в центре; в - средняя стенка установлена не в центре; г - две расположенные симметрично средние стенки, оказывающие равномерную нагрузку; д - без средней стенки, ножки сильно сдвинуты к середине нижнего щита.

При установке средних стенок прогиб может передаваться на верхний щит, который большей частью бывает без нагрузки, что может привести к дополнительным функциональным недостаткам. В изделиях мебели без средних стенок ножки не должны быть слишком сдвинуты к середине.

Широкие шкафы со средними стенками при большой нагрузке должны быть оснащены промежуточной ножкой (ножками) или цокольной опорой. Если не предусматривается цокольная опора, нижний щит должен быть усилен подклеиванием бруска, либо рамки, нижние поверхности испытывающих большую нагрузку, должны иметь большие размеры.

При установке мебели на мягкий пол при длительной нагрузке на полу могут остаться вмятины. Поэтому целесообразно стремиться использовать опоры с большой площадью.

При использовании мебелью, особенно при уборке и транспортировке, могут возникать значительные попеременные боковые нагрузки. При этом особенно большую нагрузку испытывают угловые соединения.

Функциональная надежность корпуса мебели при таких нагрузках сохраняется при правильном креплении задней стенки и тщательном исполнении угловых соединений. Следует обратить внимание на прочность соединения ножек.

При передвижении мебели на опорной поверхности ножек возникает усилие трение, величина которого зависит от массы мебели и предметов, находящихся в ней, и коэффициента трения, который зависит от шероховатости пола.

Этому действующему извне моменту силы противодействует внутренний момент, зависящий от вида и исполения соединений.

Рассчитать усилия склеивания и среза при шиповом соединении ножек невозможно, так как здесь нельзя точно определить склеивания вследствие перехода от поперечного склеивания к торцовому. Здесь более существенную роль играют усилия среза. Но они также очень различаются в зависимости в зависимости от расположения шипов.

На практике оптимальные значения нагрузок и размеры ножек устанавливаются в результате испытаний.

Из изложенного можно сделать выводы относительно исполнения шиповых соединений:

Рис. 23. Примеры соединения царг и ножек с помощью шкантов.

1.   Поверхность среза и склеивания должна быть наибольшей.

2.       При изготовлении деталей шиповых соединений должны быть выдержаны соответствующие допуски и влажность древесины.

.        при выполнении шиповых соединений, шипы должны быть расположены перекрестно или охватывать друг друга. Благодаря этому значительно увеличивается прочность склеивания (рис. 26).

8. Определение предельных отклонений для конструктивных элементов изделия

Основные положения. Под взаимозаменяемостью следует понимать сумму взаимосвязанных условий, в результате выполнения которых сопрягаемые детали и узлы при сборке не требуют дополнительной доработки и доводки. При этом после установки они выполняют свои функции в условиях эксплуатации в полном соответствии с установленными техническими условиями.

Взаимозаменяемость в деревообработке является комплексной задачей, включающей такие взаимосвязанные вопросы, как конструирование изделий, унификации и стандартизации деталей и узлов мебели, вопросы метрологии и организации производства.

Изготовление деталей по номинальному размеру точно «в размер» невозможно. При изготовлении детали будут всегда иметь размер либо меньше, либо больше установленного номинального размера. В этом случае, попадая на сборку, детали не могут быть использованы без доводочно-пригоночных работ.

Такой способ изготовления деталей малопроизводителен, требует высококвалифицированных мастеров и способов изготовления деталей, узлов и изделия в целом.

Такими методами являются организация производства изготовления деталей на основе внедрения принципов взаимозаменяемости и системы допусков, посадок и предельных калибров в деревообработке, должно быть организовано изготовление взаимозаменяемых деталей и узлов точно по установленным допускам, сборка деталей должна производиться строго регламентированным посадкам, а контроль размеров должен производиться с помощью предельных калибров. То есть детали должны изготавливаться не по одному размеру, как указывалось выше, а по двум предельным размерам, один из которых должен быть наибольшим, а другой наименьшим. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском. Размеры деталей, находящиеся в пределах допуска, считаются годными, и, наоборот, размеры деталей после обработки, выходящие за пределы допуска, считаются бракованными. Только в этом случае могут быть полностью исключены подгоночные и доводочные работы. Сборка изделий упрощается.

Более того, при должной организации изготовления взаимозаменяемых деталей на основе системы допусков и посадок в деревообработке сборка деталей на предприятии может быть исключена. В этом случае сборка изделия может быть выполнена либо в магазинах торгующих организаций, либо на квартирах потребителей.

Система допусков и посадок

ГОСТ на допуски и посадки для изделия из древесины и древесных материалов с номинальными размерами от 1 до 10000 мм регламентирует величины полей допусков в соединении друг с другом, с металлическими и пластмассовыми составными частями, а также устанавливает допуски на несопрягаемые размеры.

Существуют следующие понятия и определения, относящиеся к детали.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметр D, длина L и т.д.) в выбранных единицах измерений.

Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений.

Расчетный размер - размер, задаваемый конструктором при проектировании деталей, узлов и изделий.

Действительный размер - размер, установленный изменением (после обработки) с допустимой погрешностью.

Предельные размеры - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которому может быть равен действительный размер.

Наибольший предельный размер - больший из двух предельных размеров.

Наименьший предельный размер - наименьший из двух предельных размеров.

Допуск размера - разница между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Допуск размера всегда является величиной положительной. Практически гораздо удобнее оперировать не предельными размерами, а их предельными отклонениями от номинального размера.

Отклонение - алгебраическая разность между размером действительным или предельным и соответствующим номинальным размеров детали. Отклонения обозначаются следующими буквами:

ES - верхнее отклонение отверстия;

EI - нижнее отклонение отверстия;

еs - верхнее отклонение вала;

ei - нижнее отклонение вала.

Верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами.

Нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Отсчет предельных отклонений ведется от номинального размера, который является началом отсчета и обозначается на схеме в виде линии, которая называется нулевой линией отсчета отклонений или линией номинальных размеров.

Нулевая линия - линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. Положительные отклонения откладываются вверх, от нее; а отрицательные - вниз.

Поле допуска- поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, определяется допуском. При графическом изображении поле допуска определяется относительно нулевой линии.

На рис. 24 представлено относительное положение полей допусков основных отклонений отверстий и присоединительных валов.

Квалитет - совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Понятия и определения, относящиеся к посадкам в системе отверстие-вал, существуют следующие:

Вал - термин, применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей. В деревообработке под валом следует понимать: шип, шкант, ящик, дверь и др.

Отверстие - термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей. В деревообработке под отверстием следует понимать: гнездо, проушину, проем (дверной, ящичный, оконный) и др.

Основное отверстие - отверстие в системе постоянного отверстия, нижнее отклонение которого равно нулю.

Посадка - характер соединения деталей, определяемый получающимися в нем зазорами или натягами.

Номинальный размер соединения - номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение.

Допуск посадки - сумма допусков отверстия и вала составляющих соединение.

Зазор - разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг - разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Рис. 24. Относительное положение полей допусков основных отклонений отверстий и присоединительных валов

Посадка с зазором - посадка, при которой обеспечивается зазор а соединении.

Посадка с натягом - посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении.

Наименьший и наибольший зазоры - два предельных значения, между которыми должен находиться зазор.

Наименьший и наибольший натяги - два предельных значения, между которыми должен находиться натяг.

Посадка в системе отверстия - посадка, при которой различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием.

Основные параметры системы допусков и посадок. Система допусков и посадок распознается на изделия из древесины и древесных материалов с номинальными размерами от 1 до 10 000 мм. Она базируется на девяти квалитетах: 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18 с обозначением допусков соответственно IT10, IT11, …, IT18. система построена на основе постоянного отверстия, при котором образование посадок рекомендуется производить так, чтобы различные требуемые зазоры и натяги соединений получались соединением различных валов с основным отверстием.

Система предусматривает основное отклонение основного отверстия, обозначаемое H и Is отклонений присоединительных валов, обозначаемых буквами: a, b, c, h, js, k, t, y, za, zc, ze (рис. 27).

В системе постоянного отверстия, основное отклонение отверстий Н во всех случаях построения любых посадок должно быть равно нулю. Отклонение у симметрично относительно нулевой линии или линии номинальных размеров и может быть использовано дав свободных несопрягаемых размеров.

Проектирование допусков. Допуски проектируют на основе условия удовлетворения эксплуатационно-конструкторских требований. На основе анализа конструкций изделия и его составных частей с учетом обеспечения необходимых эксплуатационных требований производят оптимизацию допусков. При выборе допусков не следует стремиться к установлению возможно меньших их значений, если, конечно, это не обусловлено особыми эксплуатационными требованиями.

Обозначение поля допуска должно состоять из обозначения основного отклонения отверстий или присоединительного отклонения вала и номера соответствующего квалитета - например Н13, d12.

Для квалитетов от 10 до 17 значение допусков определяется на основе единицы допуска I, мкм

I = 0,45* D+0,001*D, где D - размер детали, мм.

Формулы допусков для квалитетов от 10 до 17 следующие:

IT10 - 64 i; IT14 - 400 i;- 100 i; IT15 - 640 i;- 160 i; IT16 - 1000 i;- 250 i; IT17 - 1600 i.

Поля допусков валов для номинальных размеров до 500 мм охватывает следующие интервалы номинальных размеров: до 3, 6, 10, 18, 30, 50, 80, 120, 180, 250, 315, 400 и 500 мм.

Предусматриваются и промежуточные интервалы номинальных размеров.

Допуски для размеров от 500 до 3150 мм. Эти допуски охватывают следующие номинальные размеры: от 500 до 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 мм. Предусматриваются также промежуточные номинальные размеры. Для квалитетов, принятых для деревообработки от 10 до 17, значение допусков определяется на основе единицы i по формуле, мкм.

i = 0,04D + 2,1, где D - размер детали в мм.

Формулы значения допусков для квалитетов от 10 до 17те же, что для размеров до 500 мм. Допуски для размеров от 3150 до 10 000 мм охватывают следующие интервалы номинальных размеров: от 3150 до 4000, 5000, 6300, 8000 в 10 000 мм.

Числовые значения предельных отклонений полей допусков и основных отверстий (в системе отверстия), а также числовые значения присоединительных валов для всех квалитетов и интервалов номинальных размеров приведены в соответствующих таблицах и приложениях стандарта.

Проектирование посадок. Посадки рекомендуется выполнять только в системе постоянного отверстия и присоединительных валов. Характер соединения определяется посадками, которые могут быть подвижными, т.е. с зазором, неподвижными - с натягом и переходными, допускающими как зазоры, так и натяги. Зазор и натяг характеризуют разность размеров соединяемых деталей.

Зазор - это разность размеров отверстия вала, когда размер отверстия больше размера вала.

Натяг - разность размеров вала и отверстия до сборки, когда размер вала больше размера отверстия.

Для каждого соединения могут быть два предельных значения зазора и натяга - максимальное и минимальное.

Каждая посадка для определенного номинального размера характеризуется пределами измерений зазоров или натягов в соединениях составных частей изделия. Основой выбора посадок являются допускаемые крайние значения зазоров или натягов в соединениях, обеспечивающих заданный уровень эксплуатационных показателей изделий, например прочности, подвижности и др. При проектировании изделий следует применять ограниченное количество посадок с целью их унификации и повышения технологичности изделия.

При выборе посадок следует исходить из учета допусков посадок, то есть суммы допусков основного отверстия и вала (рис. 25).

Рис. 25. Схема расположения посадок:

а - с зазором; б - переходных; в - с натягом.

Для посадок с зазором: δпос = Smax - Smin ; для переходных посадок: δпос = Nmax + Smax; для посадок с натягом: δпос = Nmax - Nmin. Здесь: Smax - наибольший зазор, мм; Smin - наименьший зазор, мм; Nmax - наибольший натяг, мм; Nmin - наименьший натяг, мм.

Выбор квалитетов производится одновременно с расчетом посадок, исходя из требуемых эксплуатационных значений допусков посадок. Чем меньше допуск посадки, тем более точным должен быть квалитет.

Посадки можно выполнять либо по предельным значениям размеров соединяемых элементов деталей (метод расчета на максимум-минимум), либо вероятностным методом с учетом вероятности рассеивания действительных размеров соединяемых элементов деталей.

Формирование посадок по методу максимума-минимума обеспечивает 100%-ное получение зазоров или натягов в интервале, определяемом их заданными крайними значениями при различных сочетаниях действительных размеров постоянного отверстия и валов.

При использовании вероятностного метода расчета всегда имеется определенный процент выхода получаемых зазоров или натягов за установленные границы.

Для расчета допусков и посадок, а так же определения предельных отклонений в размерах нашего изделия воспользуемся упрощенной методикой. Необходимо выполнить следующие пункты:

1.     Выписываем в таблицу все детали изделия с указанием сборочной позиции,

2.       Назначаем требуемый квалитет точности - для всех деталей устанавливаем квалитет IT13,

.        Для каждой детали определяем посадку,

.        Опираясь на квалитет и вид посадки определяем предельные отклонения размеров.

Допуски и посадки

9.    
Шероховатость поверхности

Факторы, вызывающие шероховатости поверхности древесины. Для деталей из древесины и древесных материалов большое значение имеет качество поверхности. Качество поверхности характеризуется, прежде всего, ее шероховатостью, то есть размерными показателями неровностей. Не менее существенную роль, играет шероховатость обработанных поверхностей при изготовлении сопрягаемых взаимозаменяемых деталей. После обработки на поверхности деталей и узлов из древесины и древесных материалов остаются неровности - выступы и впадины реальной поверхности, в результате чего поверхность делается шероховатой.

Факторы, вызывающие шероховатость поверхности обрабатываемых деталей, связаны с несовершенством системы станок- инструмент - деталь и свойствами самой древесины.

Неровности обработки разделяются на анатомические неровности древесины, кинематические, неровности упругого восстановления, разрушения, ворсистость и мшистость поверхности.

Кинематические неровности - неровности (волны), образуемые режущим инструментом при строгании или фрезеровании. Эти волны представляют собой правильно повторяющиеся геометрические образования в виде траектории движения режущего инструмента и зависят от скорости подачи обрабатываемой детали, числа оборотов ножевой головки и числа резцов.

Параметры кинематических неровностей, определяемые значениями / (длина волны) и h (глубина волны), вычисляют по формулам:

l = 100v/nz; h = l2/8R.

где v - скорость подачи, м/мен: п - частота вращения ножевого ваза, об/мин; 2 - число резцов ножевого вала; R - радиус окружности, описываемой лезвием резца, мм.

Глубина волны зависит от ее длины и радиуса окружности, описываемой лезвием резца. При этом чем больше длина волны, тем больше ее глубина, и наоборот, при увеличении радиуса (диаметра) волны глубина ее становится меньше. Нормирование параметров кинематических неровностей очень важно для обеспечения качественного склеивания деталей.

Неровности упругого восстановления появляются вследствие неоднородности древесины, например ранней и поздней зон годичных слоев хвойной древесины, из-за чего возникает неодинаковое упругое сжатие между нижней режущей гранью резца и обрабатываемой поверхностью древесины.

Неровности разрушения в виде сколов, вырывов получаются в результате неправильных режимов обработки поверхностей древесины в применения несоответствующих инструментов.

Вибрационные неровности образуются на обрабатываемой поверхности в результате вибрации станка, инструмента или самой детали.

Неровности, обуславливаемые структурой древесины, особенно заметны на древесине дуба и других кольцесосудистых породах, а также на древесине хвойных пород. Они создаются в результате разницы в плотности весенних и летних годичных слоев.

Шероховатость поверхности, получаемая при обработке, по отношению к направлению волокон различна: наиболее чисто обрабатывается древесина вдоль волокон, хуже - поперек и еще хуже - перпендикулярно волокнам (в торец).

Шероховатость поверхности обработанных деталей зависит и от других факторов, из которых основные: толщина снимаемой стружки, режим резания, геометрия режущего инструмента, состояние инструмента и др.

Если неровности очень малы и заметны лишь через оптические приборы, они называются микронеровностями и характеризуют микрогеометрию обработанной поверхности.

В отличие от микронеровностей различают видимые невооруженным глазом макронеровности, т.е. макрогеометрию обработанной поверхности. Макронеровности искажают форму поверхности (неплоскостность, конусность, бочкообразность и др.) на значительных участках или площадях деталей. Таким образом, макронеровности характеризуют не шероховатость поверхности обработанной древесины, а точность ее геометрической формы.

Микрогеометрия поверхности изучается на малых участках.

Макро- и микрогеометрия сопрягаемых элементов порознь и вместе в той или иной степени влияют на длительность и надежность работы изделия в условиях эксплуатации.

Основные термины и определения. Приведем основные определения, необходимые для понимания теоретических; практических вопросов, связанных с изучением шероховатости поверхностей древесины и древесных материалов, и их графическое изображение (рис. 26).

Нормальное сечение - сечение поверхности плоскостью, перпендикулярной к номинальной поверхности.

Номинальный профиль -„профиль, получаемый при сечении номинальной поверхности плоскостью.

Базовая линия - линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) служащая для оценки геометрических параметров поверхности.

Базовая длина (I) - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности и для количественного определения ее параметров.

Средняя линия профиля - базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведения так, что в пределах базовой длины среднеквадратическое отклонение профиля до этой линии минимально.

Система М - система отсчета, в которой в качестве базовой линии выбрана средняя линия профиля

Рис. 26. Элементы профиля нормального сечения шероховатости поверхности

Впадина профиля - часть профиля в пределах тела, расположенная между соседними точками пересечения профиля со средней линией.

Неровности профит и поверхности - выступы и впадины, соответствующие профилю и поверхности.

Направление неровностей поверхностей - условный рисунок, образованный нормальными проекциями экстремальных точек неровностей поверхности на среднюю поверхность.

Отклонение профиля в системе М - расстояние между любой точкой профиля и средней линией, измеренное по нормали, проведенной к средней линии через эту точку профиля.

Шаг неровностей профиля - длина отрезка средней линии, пересекающего профиль в трех соседних точках и ограниченного двумя крайними точками.

Шаг неровностей профиля по вершинам - длина отрезка средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних местных выступов профиля.

Средний шаг неровностей профиля - среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

Средний шаг неровностей профиля по вершинам - среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины.

Линия, выступов и впадин профиля - линия, эквидистантная средней линии, проходящая через соответственно высшую точку профиля или низшую точку профиля в пределах базовой длины.

Выступ и впадина поверхности - часть поверхности соответственно в пределах тела или в пределах среды, отсеченная средней поверхностью.

Основные параметры шероховатости. Изучение шероховатости поверхности распространяется на шероховатость поверхностей деталей, узлов и изделий, изготовляемых из массивной древесины, фанеры, шпона, древесно-стружечных и древесноволокнистых плит, других древесных материалов, неимеющих защитно-декоративных покрытий и обработанных способами, которые обеспечивают значения параметров шероховатости в установленных пределах.

Шероховатости поверхности древесины и древесных материалов характеризуются числовыми значениями параметров неровностей древесины. Требования к шероховатости поверхности устанавливаются, одним или несколькими параметрами шероховатости (Rmmax; Rm; Rz; Ra ) независимо от происхождения неровностей (за исключением анатомических). В числовую характеристику шероховатости не включают ворсистость и мшистость, так как не существует методов их определения. В технических условиях на деталь оговаривают только допустимость или недопустимость этих неровностей.

Рис. 27. Профилограмма поверхности древесины

Числовые значения параметров шероховатостей должны определяться в нормальном сечении номинальной поверхности. Если параметр Rmmax имеет значение менее 8 мкм, ворсистость на поверхности древесины и древесных материалов не допускается. Не допускается на поверхности древесины и мшистость.

Шероховатость поверхности на чертежах обозначают по ГОСТ 2789. В неподвижных посадках, например в шиповых соединениях, отклонения формы и шероховатостей поверхности ослабляют эти позиции, уменьшая их прочность. Контакт сопрягаемых поверхностей происходит по вершинам микронеровностей, за счет чего при сборке может происки дать смятие неровностей, а отсюда искажение предусмотренных ранее натягов и зазоров. Во избежание, снижения качества неподвижных соединений надо обеспечивать сопрягаемым поверхностям необходимые, зарине* установленные отклонения формы и выдерживать запроектированные шероховатости поверхности и соответствующие им максимальные число вые значения шероховатости.

Отклонения форм и шероховатости поверхности влияют и на подвижные посадки. В этом случае может наблюдаться также ухудшение работы соединения в условиях эксплуатации. Это может произойти в том случае, если запроектированный в подвижной посадке зазор вследствие отклонений формы сопрягаемых поверхностей перейдет в, натяг.

10.   Деталировочные чертежы

В приложении к курсовому проекту даны детарировочные чертежи боковой стенки полуящика и правой вертикальной стенки. Чертежи выполнены на формате А4, с указанием размеров, предельных отклонений размеров и показателями шероховатости поверхности.

Литература

1. Радчук Л.И. Основы конструирования изделий из древесины: Учеб. пособие. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. - 200 с.: ил.

2.       Радчук Л.И. Основы конструирования изделий из древесины. Приложения.: учеб. пособие. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. - 125 с.: ил.

.        Базанов А. Ф., Разработка конструкции изделия: Учебное пособие к выполнению курсового проекта. Спец. 2602.00. - М.: МГУЛ, 200. - 74 с.

Справочник мебельщика. 3-е изд., перераб./ Под ред. В.П. Бухтиярова/ Б. И. Артамонов, В.П. Вельк и др. - М.: МГУЛ, 2005. - 600 с.; ил.