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欧窗实木零件标准率的研究 鞠 菲,李 军*

发布者: 木工刀具 | 发布时间: 2020-10-17 07:47| 查看数: 61| 评论数: 0|帖子模式

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欧窗实木零件标准率的研究
鞠 菲,李 军*
(南京林业大学家居与工业设计学院,南京210037)
摘 要:随着绿色节能建筑越来越受到人们的关注,欧窗的发展也成了一种趋势。本研究通过对实木零件标准化的研究,即依据零件出现频率,允许出现的误差来成组,从而提高零件标准化率,最终达成提高欧窗的生产效率和降低成本的目的,同时得出零件标准化率与档位之间的函数关系。结果表明在欧窗允许变动范围内,当尺寸档位跳跃越高,其标准化率越高,从而实现提高生产效率的目的。笔者通过研究欧窗实木零件标准化率,以期对欧窗企业进行标准化生产起到一定的指导意义。
关键词:欧窗;实木零件;出现频率;成组;标准化

[size=1em]随着全球经济的快速发展,能源消耗使得社会各界越来越关注节能问题。而在人类建筑、工业、交通三大能耗中,建筑能耗占比约40%,窗能耗约占建筑总能耗的30%~50%,由此可得出窗能耗约占社会总能耗的10%~20%[1-2]。因此,绿色节能环保门窗是未来的发展方向[3]。木材作为传统材料,广泛应用于修建、家具、运输、铁路等领域[4-5]。目前市场中主流的节能门窗是欧式木窗(简称“欧窗”),其兼具实木窗的保温隔声性能和铝合金窗的耐候性。此外,由于消费者对个性化需求越来越高,定制欧窗越来越受到市场青睐。

[size=1em]纵观欧窗产品,其成品尺寸受窗洞尺寸影响。由于建筑施工不规范,导致不同工程,公称相同的门窗尺寸可能存在很大的差异[6],由此引发窗户尺寸多样,亦导致零件尺寸多样。但零件尺寸标准化是家具生产的重要部分之一,其是企业提高产品质量,延长材料的基本使用期限[7-8],降低生产成本的基本技术支撑[9-10]。

[size=1em]本研究通过分析欧窗实木零件尺寸分布,根据零件出现频率标定标准件,利用成组技术将零件重组归类,从而提高零件标准化率以达到提高欧窗生产效率和降低成本的目的。

1 欧窗1.1 欧窗结构

[size=1em]欧窗产品系列划分是根据产品厚度决定的,本研究调研M企业欧窗产品系列,主要分为IV68和IV78,即产品厚度为68 mm的铝包木窗和产品厚度

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[size=0.8em]图1 欧窗结构图
Fig.1 Structure of european window

1.2 欧窗实木零件

[size=1em]欧窗实木零件有木框横、木框竖、木扇横、木扇竖、压线横、压线竖、木中梃横、木中梃竖等。在M企业,实木零件对应的计算公式具体如表1所示。

[size=0.8em]表1 欧窗实木零件计算公式
Table 1 Calculation formula of European window solid wood parts
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[size=0.8em]注:欧窗木中挺竖由窗高尺寸决定,并减去两边框架尺寸,木扇横、木扇竖、压线横、压线竖以此类推

[size=1em]由表1可知,实木零件的横断面是不变的,仅其长度、榫、打孔位置发生变化。同时,木框和木中梃净料长受窗尺寸影响,而窗尺寸受窗洞尺寸影响,由此说明木框和木中梃净料长受窗洞尺寸影响。为78 mm的铝包木窗。欧窗主要由窗框、窗扇、垫高料(框、扇)、玻璃、五金件、铝合金扣板和密封胶条等构件组成(见图1)。窗框和窗扇的榫形有横档、竖档(上、下)、中梃(上、下)5种形状。据了解,M企业零件接合方式只采用了槽榫,如图2所示。欧窗玻璃采用的是多层中空玻璃、钢化玻璃、LOW-E玻璃等。此外,欧窗的五金件通常采用窗专用五金,因其需满足关键部件强度要求,如执手、合页等要求反复开启次数不小于5万次[11]。而木扇净料长受开启扇尺寸影响,压线净料长受固定窗尺寸影响,且压线净料厚受玻璃厚度。本研究将研究横断面相同的零件,即研究其长度变化规律。

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[size=0.8em]图2 欧窗接合方式
Fig.2 Joint of european window

2 尺寸标准率研究2.1 标准件

[size=1em]标准件是指符合行业标准、国家标准或国际标准,且可制造的零部件[12]。在研究的范围内,笔者将出现频率高的零部件设定为标准件。通过提取M企业3个月订单数据,整理实木零件长度方向的尺寸分布,发现其尺寸分布广且不均匀。以“木框横”零件为例,其尺寸分布如图3所示。由图可见,木框横长度方向尺寸跨度广,其尺寸范围为300~3 000 mm,且种类达792个。此外,木框横尺寸分布不均匀,出现频率波动大。

[size=1em]本研究选取出现频率前30的零件作为标准件,其对应的零件尺寸及个数,如图4所示。由图可知,某尺寸零件个数达到64个或超过64个的零件属于本文设定的标准件。

2.2 零件标准化率

[size=1em]标准化系数的定义是产品中具有标准化特征的零部件件数(或种数)与产品所有零部件的总件数(或总种数)之比[13]。本研究由标准化系数引申零件标准化率是指标准零件种类占总零件种类的百分比,即被设定为标准零件种类与研究对象总的种类之比,其计算公式可如式(1)所示:

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[size=1em]式中:P为零件标准率; 5e15459af277e66e44956039bf67742e.jpg 为标准零件种数和; 24cfb8292c8aa87b5856ac2f0f9adedd.jpg 为总零件种数和。

[size=1em]从零件标准化率定义和计算公式角度看,标准零件越多,零件标准率越高。实际业务中,不是零件标准率越高越好,其应有一个界限,这样才能更好发挥零件标准率的作用。

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[size=0.8em]图3 木框横零件尺寸分布
Fig.3 Size distribution of wood frame cross

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[size=0.8em]图4 出现频率前30零件尺寸分布
Fig.4 Size distribution of frequency first 30

2.3 成组前后零件标准化率对比

[size=1em]在家具生产中,成组技术是将结构、材料、加工工艺相似的零件按一定的标准分类成组,从而扩大加工批量、减少零件种类,以提高生产效率[14-16]。本文借助成组技术,将“木框横”零件尺寸进行成组,比较成组前后零件标准化率的变化。

[size=1em]根据《民用建筑设计通则》标明门窗加工尺寸计算为门窗洞口设计尺寸扣除墙面装修材料的厚度。一般情况下,窗洞口每侧预留15~20 mm即可。因此,窗尺寸与洞口尺寸允许的尺寸偏差为10 mm,即“木框横”零件的尺寸偏差为10 mm。

[size=1em]依据成组技术和零件尺寸偏差范围,将“木框横”净料长进行尺寸优化,即将净料长进行向下靠拢,相差在同范围内的零件合并到同一个尺寸[17]。档位范围从1 mm开始向上累加,成组后零件尺寸种类分布和标准件种类分布如表2所示。

[size=1em]由表2可知,“木框横”零件进行成组后,其总零件种类在不断减少,而标准件种类在缓慢上升,由此零件的标准化率也在逐步上升。由于允许尺寸偏差极限是10 mm,故当零件净料长以10 mm为一档,实行跳跃升级,其总零件种类最少且零件标准化率最高。

[size=1em]此外,通过分析零件标准化率与档位范围如图5所示,得出其函数关系如式(2)所示:

[size=1em]y=0.001x2+0.003 8x+0.033 8 (2)式中:y为零件标准化率,x为档位范围且0≤x≤10。

[size=0.8em]表2 成组后零件种类统计
Table 2 Statistics of parts after optimization
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[size=0.8em]图5 零件标准化率与档位关系图
Fig.5 Relationship between standardization and gear

3 结语

[size=1em]欧窗企业难以实行标准化生产的一个重要因素是零件尺寸多样。笔者选取实木零件“木框横”为研究对象,借助成组技术和允许尺寸偏差,对“木框横”进行长度方向尺寸优化,得出零件标准化率与尺寸档位相关,其函数关系为y=0.001x2+0.003 8x+0.033 8。在欧窗允许变动范围内,当尺寸档位跳跃越高,其标准化率越高,从而实现提高生产效率的目的。笔者通过研究欧窗实木零件标准化率,以期对欧窗企业进行标准化生产起到一定的指导意义。

[size=1em]参考文献:

[size=1em][1]马岩,邓英健,杨春梅.小规模定制家具的新模式探讨[J].林产工业,2018,45(10):54-57.

[size=1em][2]王勇.铝包木窗在被动式建筑中的应用[J].建设科技,2018,17(9):40-43.

[size=1em][3]闫小星,蔡云婷,郭伟娟,等.脲醛@环氧树脂微胶囊的制备及对水性木器涂料的影响[J].林业工程学报,2019,4(1):160-164.

[size=1em][4]闫小星,钱星雨,张岱远,等.硅烷偶联剂改性水性UV木器面漆性能研究[J].林业工程学报,2018,3(2):149-152.

[size=1em][5]闫小星,钱星雨,张岱远,等.环氧生漆在水曲柳木材上的涂饰工艺研究[J].林产工业,2018,45(1):27-29.

[size=1em][6]龙天南,徐伟,沈忠民,等.实木橱柜门标准化结构设计研究[J].家具,2018,39(6):11-14.

[size=1em][7]闫小星,潘萍.不同颜色色浆对氟树脂/铝低红外发射率涂层的影响[J].涂料工业,2018,48(12):64-68.

[size=1em][8]闫小星,蔡云婷,钱星雨.脲醛包覆环氧树脂微胶囊的优化制备及显著性分析[J].林产工业,2018,45(10):11-16.

[size=1em][9]罗菊芬,刘曜国,许俊.我国家具标准体系的研究[J].家具,2010,31(6):100-104.

[size=1em][10]张岱远,申黎明,于娜,等.秸秆板定制整体衣柜零件标准化设计研究[J].家具,2013,34(5):40-44.

[size=1em][11]曹平祥.欧式实木木窗生产的关键设备[J].木材工业,2010,24(6):25-28.

[size=1em][12]赵丹.欧式木窗的特性和材料应用[J].居业,2015,22(10):31-32.

[size=1em][13]陈硕.标准件的管理与使用[J].航空维修与工程,2015,22(11):51-53.

[size=1em][14]徐立城,徐伟,黄琼涛.基于人—机作业分析的梳齿榫开榫工序优化研究[J].家具,2018,39(6):6-10.

[size=1em][15]徐伟,龙天南,沈忠民,等.实木橱柜门开裂变形原因及解决措施探析[J].家具,2018,39(3):22-25.

[size=1em][16]熊先青,赵琳琪,王承飞,等.儿童家具实木零部件成组技术的标准化设计研究[J].林业工程学报,2018,3(1):135-140.

[size=1em][17]刘文金,王滔.当今实木家具产品主流设计理念概览[J].林产工业,2017,44(8):3-5.


[size=1.8em]Study on Standardized Rate of European Window’s Solid Wood Parts
[size=1em]JU Fei,LI Jun*
(College of Furnishings and Industrial Design,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China)

[size=1em]Abstract:With the development of green and energy-buildings,European window has become a trend.In this article,the author studies the standardization of parts.According to the frequency of parts and the allowable deviation size,the author applys the group technology in order to improve the production efficiency and reduce the cost.At the same time,the function relation between the standardization rate of parts and the position of file is obtained.

[size=1em]Key words:european window;solid wood parts;frequency of use;group;standardization


[size=1em]中图分类号:TS664

[size=1em]文献标识码:A

[size=1em]文章编号:1000-4629(2019)05-0013-05

[size=1em]基金项目:江苏省自然科学基金青年基金项目(BK20150887);江苏省高校自然科学研究项目资助(14KJB220007)。

[size=1em]作者简介:鞠菲(1993-),女,硕士研究生,研究方向为家具设计与工程。E-mail:1225582819@qq.com

[size=1em]通信作者:李军(1964-),男,教授,研究方向为家具先进制造技术。E-mail:lijun0099@163.com

[size=1em]引文格式:鞠菲,李军.欧窗实木零件标准率的研究[J].家具,2019,40(5):13-17.



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