木工拼板膠容器改良設計研究

徐立城 徐偉

摘要：本研究在遵循傳統(tǒng)產(chǎn)品設計方法的基礎上，增加了實體模型實驗驗證的流程，最終根據(jù)實驗結果設計出更合理的拼板膠容器。實驗證明：在生產(chǎn)中采用該拼板膠容器可以使膠液面高度值保持穩(wěn)定;可以避免粘膠量過多和過少的情況發(fā)生;指接材橫截面積（mm?）x與單根指接材膠水節(jié)省率y的多項式函數(shù)關系如下：y=-2E-0.8x²+1E-0.5x+0.4563。就公式來推算，若該拼板膠容器能夠批量生產(chǎn)，并且應用于生產(chǎn)小幅面集成材的企業(yè)，尤其是地板廠加工企業(yè)，則節(jié)省效果會更加明顯。

關鍵詞：家具;設計;實驗;拼板膠容器

中圖分類號：TB476

文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）04-0156-03

Abstract：Based on the traditional product design method， the ?ow of solid model experiment verification is added in this study.Finally， a more reasonable collage container is designed according to the experimental results.It has been proved by the experiment that the ?at plate plastic container can keep the level of glue level stable and avoid too much or too little viscose in the production， and the results are as follows：（1）when the adhesive volume is too high and too little;The polynomial function relationship between the mm? x and the glue saving rate y of a single ?nger connector is as follows：y=-2E-0.8x²+1E-0.5x+0.4563.According to the formula， if the platen plastic container can be produced in batch， and it can be used in the production of small surface integrated material enterprises， especially the ?oor factory processing enterprises， then the saving effect will be more obvious.

Key Words：Furniture;Design;Experiment;Collage plastic container

在過去的半年里，中美貿(mào)易戰(zhàn)成為人們關注的焦點，中國家具行業(yè)受關稅壁壘沖擊嚴重，企業(yè)亟須降低產(chǎn)品價格、減少生產(chǎn)成本來尋求利潤空間。本研究正是在那段時期開展的，在改良研究中，以“工欲善其事，必先利其器”為指導思想，利用產(chǎn)品設計的方法通過對家具生產(chǎn)工具進行優(yōu)化改良[1]，輔以實驗驗證法，以期為家具生產(chǎn)企業(yè)的提供數(shù)據(jù)和方法的參考。

1木工拼板膠容器使用現(xiàn)狀調(diào)研

由工作現(xiàn)場拍攝的圖1可以看出，車間使用的拼板膠容器較為簡陋，多數(shù)是由大號的礦泉水桶制作而成。通過對工人實際操作的觀察，發(fā)現(xiàn)實際生產(chǎn)中存在多方面缺陷。缺陷的產(chǎn)生分主觀與客觀兩種原因，主觀因素在于人為操作或使用不當，客觀因素在于拼板膠容器自身設計不合理，以及拼板膠加入固化劑以后會在一定時間內(nèi)失效。

1.1主觀因素

容器壁上沾有固化劑殘留。工人使用拼板膠容器打拼板膠時，會按一定比例加入固化劑，并且反復攪拌，調(diào)勻固化劑與拼板膠。偶爾會出現(xiàn)調(diào)膠不均勻的情況，使得固化劑粘在拼板膠容器上，由于固化劑不溶于水，故難以清洗。

1.2客觀因素

1）當拼板膠厚度低于20mm時，榫口粘膠量會出現(xiàn)不足。由于榫口深度為20mm，故拼板膠厚度低于20mm以下時，榫口沾膠量會隨拼板膠厚度的減少而減少，需要更正容器位置才能粘足拼板膠。

2）生產(chǎn)過程中，拼板膠濺出現(xiàn)象嚴重。拼板膠濺出現(xiàn)象表面看是人為因素造成的，但即使對于技術嫻熟的工人來說，拼板膠濺出也是不可避免的，尤其是生產(chǎn)時，粘稠的拼板膠大量吸附于榫口上，遠超實際需要的拼板膠量，沾滿過量拼板膠的榫口在移動過程中不可避免會有拼板膠滴落。熟練的工人能運用嫻熟的技巧減少這種浪費，卻無法杜絕浪費。

3）拼板膠容器污垢堆積嚴重。由于拼板膠容器材料多取自廢舊塑料瓶，用完后不易清洗，拼板膠和固化劑在容器壁凝結，日積月累，形成土黃色的污垢，既影響美觀又影響拼板膠質(zhì)量。

4）使用失效拼板膠。由于拼板膠添加固化劑以后會在45—60分鐘內(nèi)失效[2]，且不同大小的原材料在生產(chǎn)中所需的拼板膠量不一：大的原材料表面積大，單位時間內(nèi)所耗拼板膠量多，小原材料則相反。故工人打拼板膠時只能憑經(jīng)驗判斷拼板膠所需量，難以精準拿捏。所以有時會出現(xiàn)拼板膠已超出失效時間但仍在使用的情況，或者出現(xiàn)工作結束，但拼板膠仍沒用完的情況。

1.3研究方法

根據(jù)以上分析，可以得出這樣的結論，即拼板膠容器問題的產(chǎn)生主要歸結為如下客觀原因：拼板膠容器自身設計不合理，以及拼板膠加入固化劑以后會在一定時間內(nèi)失效。

在對拼板膠容器進行開發(fā)設計時，應遵循產(chǎn)品設計的一般流程與方法：調(diào)研――草圖方案――產(chǎn)品效果――結構設計。為了使設計方案更加嚴謹，故在產(chǎn)品設計的流程方法中，可以穿插一些實驗來驗證方案的可行性。

2拼板膠使用量調(diào)研

產(chǎn)品設計的流程第一步是調(diào)研。

首先要確定調(diào)研的對象，即指接崗位生產(chǎn)時所使用的原材料規(guī)格及單位時間內(nèi)所消耗的拼板膠量[3]，并進行對比分析，探討其中的變量關系及變化規(guī)律。

由于拼板膠添加了固化劑之后，通常膠水的活性時間約為45—60分鐘，凝固時間為夏天4小時，冬天6小時，冬季保質(zhì)時間長，夏季保質(zhì)時間短，考慮到當時剛進入秋季，保質(zhì)時間約為50分鐘以內(nèi)，故以45分鐘為一個周期[5]，統(tǒng)計產(chǎn)量及用膠量，統(tǒng)計及計算結果如表1所示。

3方案初步構想

最初的方案構想是要設計一種外形和原拼板膠容器相差無幾的產(chǎn)品，以適應工人的工作需求[5]。同時這款產(chǎn)品也能解決本章第一節(jié)中所有造成拼板膠容器缺陷的客觀因素，初步構想如下：

1）采用氣壓計原理。在設計方案中，計劃將裝有拼板膠的塑料瓶倒扣在拼板膠容器上，塑料瓶瓶口距離拼板膠容器底部的距離約為20mm。當液面低于瓶口時，空氣會進入瓶內(nèi)，瓶內(nèi)液體流出，直至液面與瓶口齊平，這樣能使液面能長期保持在20mm左右，不隨拼板膠的減少而降低。從而可以使得每次的粘膠量都很均勻，不會有粘膠過多或過少的現(xiàn)象，初步達到生產(chǎn)標準化的效果。

2）在容器內(nèi)放置厚度為20mm以下、氣孔較大的海綿墊，吸走粘膠時附著在榫口上過量的拼板膠，進一步解決粘膠量過多的問題。

3）采用聚丙烯PP塑料為制造產(chǎn)品的原材料，拼板膠對這種材料的吸附能力弱，不易粘結產(chǎn)生污垢。

4）產(chǎn)品應具有容量刻度線標識，使工人在工作前對膠水的使用量有大概的判斷。

4模擬拼板膠容器實驗

為了驗證方案是否具有可行性，筆者搜集工廠垃圾站的廢棄材料，運用廠內(nèi)的生產(chǎn)設備，自制了一個拼板膠液容器模型，如圖2所示，用于實驗測試膠液面是否保持平穩(wěn)，工人使用時是否舒適，實驗后的數(shù)據(jù)將對比表2進行計算，用數(shù)學模型來論證采用海綿墊后是否可以省膠，以及膠水節(jié)省率是多少，膠水節(jié)省率是否和指接材的橫截面積有一定的數(shù)量關系。

4.1實驗方案

1）實驗名稱：指接崗位膠水盒模擬生產(chǎn)實驗

2）實驗原理：氣壓計原理

3）實驗地點：一車間

4）實驗材料：木工膠水盒一個、海綿一塊、帶刻度線的1000ml塑料容器兩個、五垛不同種類的方材

5）實驗人員：一車間工人

6）實驗步驟：在帶有刻度線的塑料容器中倒入一定比例的拼板膠合固化劑，攪拌均勻，倒扣進膠水盒，記錄下此時膠水盒中膠水的體積。端至指接崗位，由工人進行生產(chǎn)操作，若第一個容器內(nèi)的膠水用完，則換第二個，45分鐘后，根據(jù)刻度線統(tǒng)計膠水消耗量。

4.2實驗數(shù)據(jù)分析

在實驗前，筆者嘗使用兩根指形榫分別插入模擬拼板膠容器和原拼板膠容器中，進行對比試驗。效果如圖3所示，由于海綿墊的作用，左邊插入模擬拼板膠容器的指形榫粘膠量適中，而右邊則明顯過量。

在做完五組實驗后，測得如表2所示數(shù)據(jù)：

對比本章第二節(jié)的調(diào)研內(nèi)容，可通過數(shù)據(jù)對比分析計算出使用模擬拼板膠水盒后，每根指接材的膠水節(jié)省率，結果如表3所示。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求得實驗前和實驗后，不同規(guī)格的指接材單根用膠量與其橫截面積的比例變化關系，即無論是實驗前還是實驗后，單根指接材的拼板膠用量都會隨指接材橫截面積的增大而增大。與此相反的是，拼板膠的節(jié)省率卻隨著指接材橫截面積的增大而縮小，并且根據(jù)趨勢如圖4求導出拼板膠節(jié)省率與指接材橫截面積的多項式公式，即：

y=-2E-0.8x²+1E-0.5x+0.4563

企業(yè)若采用此種拼板膠容器時，可將指接材的橫截面積代入公式，即可大致求出每根指接材的節(jié)省率，繼而推導出實際用膠量，以方便采購和配給拼板膠。這列公式也反映了一個事實：即該拼板機容器若是應用在生產(chǎn)小幅面集成材的企業(yè)，尤其是地板廠加工企業(yè)，則能節(jié)省更多的膠水，從而提升產(chǎn)能[6-7]。

5最終方案及效果圖

依據(jù)本章第三節(jié)最初方案構想，以及實驗中的收集的數(shù)據(jù)和工人的反饋，設計了如圖4（b）所示的拼板膠容器，內(nèi)部高度為40mm，其尺寸如圖4（c）所示，當裝滿拼板膠的廣口瓶倒扣在拼板膠容器上時，由于廣口瓶瓶口長度為20mm，故膠液平面與拼板膠容器的底面會保持在20mm。改良后的拼板膠容器的優(yōu)點如下：

1）外形簡約大方，易于注塑成型。

2）基本留了與先前拼板膠容器相似的形態(tài)和功能，對于工人來說，更加熟悉也更容易上手。

3）材料則選用聚丙烯PP塑料，不易粘膠。

4）塑料瓶則選用2000ml型號HDPE廣口帶刻度塑料瓶，廣口瓶的瓶口外徑為3.5cm，倒扣時可以與拼板膠容器契合。（2000ml型號HDPE廣口帶刻度塑料瓶在淘寶上可直接購買）塑料瓶倒扣在拼板膠容器上的效果如圖4（a）所示，實際使用時應在拼板膠容器底部鋪設20mm左右的海綿墊。

6結論

1）由于采用了氣壓計原理和海綿墊，生產(chǎn)中采用該拼板膠容器可以使膠液面高度值保持穩(wěn)定。

2）實際生產(chǎn)中可節(jié)省33.82%—47.09%的拼板膠。

3）工人在參加完實驗后表示操作過程與之前比較更為輕松，無需擔心膠液濺出等現(xiàn)象。

4）指接材橫截面與單根指接材的膠水用量呈正比。

5）指接材橫截面積與單根指接材膠水節(jié)省率呈反比，指接材橫截面積（mm?）x與單根指接材膠水節(jié)省率y的多項式函數(shù)關系如下：y=-2E-0.8x²+1E-0.5x+0.4563綜上所述，產(chǎn)品設計的初步構想方案可行。

參考文獻

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