熨平板結構件榫卯工藝研究

摘要：對熨平板結構件和榫卯結構間隙進行分析，對熨平板前板等結構件進行榫卯方案設計，并實施榫卯工藝切換，實現熨平板結構件鉚焊效率的提升。

關鍵詞：榫卯;結構件;熨平板;前板

1" "榫卯結構概述

傳統的榫卯定義為木質器物制件起連接作用的一種結構，多用于建筑、家具、生產工具等方面，凸出的部分叫榫，凹進的部分叫卯，榫和卯的咬合，起到連接作用[1]。經過數千年的傳承，榫卯結構形式多種多樣，優點明顯，可快速定位，增加工件的可靠性，工藝簡單，利于推廣。缺點是連接強度相對不足，不同廠家或者設備下料精度差異大，加工復雜，且難以拆卸等[2]。

傳統榫卯結構存在連接強度相對不足、加工復雜等問題[3]，在機械上體現更加明顯。相對于木質結構，機械行業的鋼構件由于存在焊接等成型手段，沒必要使用榫卯結構進行連接。榫卯結構的作用就是保持各零件之間的相互位置關系，為此可將一些簡單榫卯結構應用于結構件中無需拆卸的部位，作為定位、限位來用[4]。

2" "攤鋪機熨平板結構件分析

2.1" "熨平板結構分析

攤鋪機熨平板存在大量的結構件，結構較為復雜，焊接單件數量多，雖然做了焊接工裝用于提升效率，但腔體內部還是存在大量小件，需要劃線或用對焊樣板組對，嚴重了制約生產效率。

熨平板結構件主要包括基礎段框架、伸縮框架、加長框架、前板等結構，其中基礎框架下零部件30余種，加長框架包含零部件20余種，對焊復雜，需要大量的對焊樣板進行對焊，部分位置需要人工劃線組對，效率低下。部分結構工序復雜，例如熨平板前板兩側需要加工，由此導致生產效率降低，在生產旺季經常出現產能不足的情況，且前板兩側加工帶來的材料浪費也是非常嚴重。

框架制造工藝較為復雜，需要先使用工裝保證大件的拼點尺寸及效率。對于一些不能用工裝拼點的小組件，操作人員需要用樣板組對或者手工劃線，來保證拼點精度。這些傳統方法極大浪費了加工時間，導致生產效率低下。為此采取一種新型結構或工藝來代替現有結構或工藝，來提升熨平板結構件制作效率。

通過對熨平板典型結構件進行分析可知，其框架及前板上零部件定位精度可分為兩種：一種為高精度，另一種是低精度。對于高精度部件的加工如前板兩側，可通過使用不同的設備（激光切割機、等離子切割機、火焰切割機等）和工藝方法，來提升焊接件中單件的精度尺寸，從而保證榫卯結構前板整體的尺寸精度。而對低精度要求的結構件，因其精度要求不高或僅起結構加強作用，花費人力物力在這類零部件的定位上，得不償失。對此類零部件進行榫卯工藝改進，只需使用榫卯結構對零件進行尺寸定位（要求不高）即可。且此類改進基本上增加成本不多，卻可以大大提升生產效率，減少人工不必要的浪費，提升產能。

2.2" "熨平板結構件榫卯工藝性分析

熨平板結構件雖然零部件種類繁多，但其原材料規格以薄板類為主，80%為8～12mm，最厚為20mm，此類物料實施榫卯可行性高。目前板材切割下料工藝主要有等離子切割和激光切割，由于對于精度要求較高的板材（精度在0～0.3mm），用激光下料;對于精度要求不高的板材（精度>0.3mm），用等離子下料。對于板厚在20mm以上精度要求不高的板材（精度>0.5mm），可以用火焰下料。此幾種切割工藝切割出來榫頭、卯眼質量，可滿足榫卯拼焊要求。

3" "榫卯間隙分析

按照榫卯的配合形式，可將其可分為完全咬合榫卯結構（不需補焊）和不完全咬合榫卯結構。完全咬合榫卯結構如圖1所示。完全咬合榫卯結構中存在微小間隙，因此該結構一般用在一些非關鍵位置且對外觀質量要求不高的部件。不完全咬合榫卯結構（需補焊，打磨拋光）圖2所示。其在榫卯結構對焊時，留出一部分堆焊，對焊結束后在此位置進行堆焊，然后用拋光機打磨平整。此結構一般用在對外觀質量要求比較嚴格處。

要想實現結構件榫卯工藝，榫卯間隙的設定十分重要。間隙設置過小，插接困難，增加拼點的難度，浪費拼點時間，甚至需要返修。這樣會使榫卯結構失去本身的優勢，得不償失。間隙設置過大，會引起榫卯件拼點晃動，定位尺寸精度變差，導致其起不到快速定位作用。所以一定要根據工藝經驗和相關規范，對相應的榫卯結構件做出科學合理的設計。

結合大量的實踐經驗，對熨平板結構形式對比分析可知：對不同板厚及位置的榫卯件間隙進行預設置，大致分為兩種，具體見表1。

4" "技術方案設計及實施

根據前面設定的榫卯間隙范圍，對熨平板前板及框架進行方案設計。前板類零部件對兩端板以及中間筋板實施榫卯結構，框架類零部件對筋板、振動板座實施榫卯結構，并對相關件進行詳細設計。

熨平板前板多為薄板，板厚在8～10mm。激光切割可實現較高的切割質量，公差范圍可以控制在0.1～0.2mm。經過多輪實驗，通過控制前板焊接組件中折彎板的尺寸，榫頭板和卯眼板通過激光下料、調平等工序，控制其下料尺寸。直接取消前板的加工余量，并通過榫卯結構，減少了焊接量，抑制了少許焊接變形，減少了中間兩處筋板的劃線組對。該方案取消了兩端面的焊后加工，降低了約10%的加工成本，綜合生產效率提升55%。

熨平板框架零部件以中厚板為主，切割設備為等離子。其切割質量雖不如激光，亦能滿足榫卯結構精度的要求。經市場調研發現，市場上等離子的切割公差精度在0～0.5mm，此精度雖然差一些，但提高筋板類零件（對精度要求不高）加工效率十分重要。過多輪試驗可知，用榫卯結構替代框架類物料腔體內筋板以及振動板座樣板組對，可將鉚焊作業效率提升20%左右。

通過實施以上兩類物料榫卯結構技術方案，使前板類物料鉚焊效率提升30%，加工效率提升60%，同時降低了加工成本20%以上。框架類物料取消了樣板組對，減少了人員手工劃線時間10%，提升鉚焊效率30%。

5" "結論

攤鋪機熨平板結構件較為復雜，鉚焊效率低一直是制約產能的瓶頸。通過對前板、框架等結構件實施榫卯結構工藝，取代傳統樣板組對及人工劃線組對，取消部分配合面的焊接，減少了焊接工作量，變相抑制了焊接變形。同時取消焊接后加工兩端面工序，大大提高了生產效率，消除了生產瓶頸，降低了生產成本，可為類似產品的生產提供參考。

參考文獻

[1] 王靜.淺析榫卯結構對現代設計的啟示[J].藝術設計，2014（10）：165.

[2] 何大倫.基于榫卯結構設計理念的現代板式家居設計研究[D].北京：中國美術學院.2011.

[3] 王環宇.榫卯結構與榫卯文化[J].長江叢刊·理論研究.2017（8）：28.

[4] 曾楠，張靜，張文楷，等.榫卯結構在當代建筑中的應用[J].應用技術與設計.2018（10）：97.