Технологические процессы автоматизированного производства

Л.В. Пономаренко   Т.В. Ефимова

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Л.В. Пономаренко   Т.В. Ефимова

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Допущено 
Учебно-методическим 
объединением 
вузов 
по 

образованию в области автоматизированного машиностроения 
(УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших 
учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 
«Автоматизация технологических процессов и производств 
(лесотехническая отрасль)»

Воронеж 2013

УДК 674.093(075)+674.815

П56

Печатается по решению учебно-методического совета 
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»  (протокол № 6 от 24 мая 2013 г.)

Рецензенты: кафедра электротехники и автоматики

ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ;
начальник производства ЗАО фирма «Гранд»  С.К. Ненашев

Пономаренко, Л. В.

П56 Технологические процессы автоматизированного производства [Текст] :  
учебное пособие / Л. В. Пономаренко, Т. В. Ефимова ; М-во образования и 
науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 160 с.

ISBN 978-5-7994-0573-1 (в пер.)

В 
учебном 
пособии 
излагаются 
технологические 
процессы 
основных

деревообрабатывающих производств: лесопильного, клееных материалов и плит, изделий из 
древесины. Расширенное внимание уделено параметрам и режимам технологических 
процессов, современному оборудованию и применяемым материалам.

Учебное пособие предназначено для студентов по направлению подготовки 220700 
Автоматизация технологических процессов и производств.

УДК 674.093(075)+674.815

Пономаренко Л.В., Ефимова Т.В., 2013

ISBN 978-5-7994-0573-1
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная
лесотехническая академия», 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………………………………
5

1. Производственный и технологический процессы…………………………….
7

2. Типы производств……………………………………………………………….
9

3. Лесопильное производство……………………………………………………..
11

3.1. Понятие о пиловочном сырье………………………………...............
11

3.2. Продукция лесопильного производства……………………..……....
19

3.3. Способы раскроя бревен на пиломатериалы………………………...
22

3.4. Основы теории раскроя пиловочного сырья. Поставы………….....
26

3.5. Подготовка сырья к распиловке………………………………...........
34

3.6. Структура производственных процессов лесопильных цехов..........
42

4. Технология клееных материалов……………………………………………….
48

4.1. Виды клееных материалов………………………………………........
48

4.2. Сырье и клеи…………………………………………………..............
53

4.3. Технология изготовления лущеного шпона. Оборудование…….…
58

4.4. Технология изготовления строганого шпона……………..………....
71

4.5. Технология изготовления фанеры………………...………………….
75

4.6. Технология производства древесностружечных плит………….......
84

5. Технология изделий из древесины……………..……………………....
98

5.1. Материалы……………………………………………..…………...….
98

5.2. Требования к изделиям из древесины……………………….........…
100

5.3. Структурные элементы изделий………………………………..........
100

5.4. Правила конструирования изделий из древесины………..………....
102

5.5. Взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц…………...........
104

5.6. Основные понятия о допусках и посадках………………..………....
107

5.7. Шероховатость поверхности…………………………..……………..
108

5.8. Технологический процесс и оборудование……………………….…
111

5.8.1. Раскрой досок на черновые заготовки………………...…...
111

5.8.2. Раскрой плитных материалов………………………..……..
114

5.8.3. Изготовление облицовок из шпона строганого………...…..
117

5.8.4. Обработка черновых заготовок………………………..…...
118

5.8.5. Калибрование заготовок щитов из 
древесностружечных плит……………………………………..….
124

5.8.6. Гнутые заготовки………………………………………...….
125

5.9. Склеивание в технологии изделий из древесины…………...
130

5.9.1. Способы склеивания и методы нагрева клеевого шва…....
130

5.9.2. Облицовывание пластей щитовых деталей……….……….
132

5.9.3. Облицовывание кромок щитовых элементов…….….….…
135

5.10. Механическая обработка чистовых заготовок……………..
136

5.10.1. Формирование шипов и проушин…...…….……………...
137

5.10.2. Фрезерование древесины……………….…………………
139

5.10.3. Формирование гнезд и отверстий………..…………….....
144

5.10.4. Шлифование……………………..……………………....…
146

5.11. Сборка изделий……………………….………………….…..
151

6. Охрана окружающей  среды на деревообрабатывающих 
предприятиях……………………………………..……………………..…
152

Библиографический список……………………………………..……...…
158

ВВЕДЕНИЕ

Древесина как строительный и поделочный материал известна с глубокой

древности. Благодаря высокой механической прочности, лѐгкой обрабатываемости режущими инструментами, способности удерживать гвозди и шурупы, 
способности к склеиванию и отделке, небольшому объѐмному весу, низкой теплопроводности, хорошим тепло- и звукоизолирующим свойствам, а также 
природному цвету и рисунку текстуры древесину широко применяют как конструкционный материал в деревообрабатывающей промышленности. 

К достоинствам древесины следует также отнести и то, что ресурсы еѐ 

постоянно восстанавливаются как благодаря деятельности человека, так и самопроизвольно.

Отметим некоторые недостатки древесины как материала деревообраба
тывающей промышленности. Это горючесть, низкая биоустойчивость, гигроскопичность и некоторые другие свойства, зависящие от породы древесины, 
условий произрастания и  т.д.

В царской России деревообрабатывающая промышленность развивалась в 

основном как кустарная. Продукция таких деревообрабатывающих производств 
превосходила продукцию промышленных предприятий в 3-4 раза. Удельный 
вес лесопиления в валовой продукции в 1912 г. составил 80,2 %; фанерного 
производства 2,9 % и продукции прочих деревообрабатывающих производств –
16,9 %.  

Современная деревообрабатывающая промышленность перерабатывает 

основную долю лесозаготовительной промышленности.

Среди всех производств, занятых механической и химико-механической 

обработкой древесины, можно выделить две большие группы. Группу производств первичной обработки древесины (производство пиломатериалов, плит, 
фанеры, шпона) и группу производств вторичной обработки (производство изделий из древесины, деталей машин, столярных деталей и др.).

Характерным для производств первой группы является потребление в ка
честве сырья продукции лесозаготовительной промышленности, то есть брѐвен, 
кряжей, дров и выпуск в качестве продукции полуфабрикатов в виде пиломатериалов (досок, брусьев), древесностружечных и древесноволокнистых плит, 
лущѐного и строганого шпона, фанеры и т.д.

Для группы производств вторичной обработки древесины характерны ис
пользование в качестве сырья продукции предприятий первичной обработки и 
выпуск в качестве продукции готовых изделий. 

Отметим, что в настоящее время, с развитием переработки отходов от ос
новных производств, можно выделить отдельную группу производств по обработке отходов и неделовой древесины. Это производства, вырабатывающие 
различные древесные плиты (древесностружечные, древесноволокнистые и 
фиброцементные), древесную муку и др.

На всех этапах механической обработки древесины образуется значи
тельное количество отходов. В среднем, в общем процессе механической обработки древесины окончательно готовая продукция содержит не более 15…30 % 
древесины, считая от объѐма бревна. Следовательно, 70…75 % составляют отходы и рациональное их использование – одна из главных задач современных 
деревообрабатывающих предприятий. Развитие научно-технического процесса 
должно быть направлено на создание и внедрение ресурсосберегающих технологий.

Большие потери связаны не только с ухудшением качественных характе
ристик перерабатываемого сырья, но и с несовершенством схем и технологий 
новых производств, а также производством, например, в лесопилении, значительного (более 50 %) количества пиломатериалов нецелевого назначения.

1. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССЫ

Для изготовления продукции необходимо провести целый ряд отдельных 

мелких работ над сырьѐм (в нашем случае над древесиной), постепенно превращая бревно или кряж в доску, столярную плиту, фанеру и т.д., а последние 
– в детали, в узлы и, наконец, в изделие.

Производственный процесс охватывает все виды работ, совершаемые над 

сырьѐм и полуфабрикатами до превращения их в продукцию данного производства. Он включает не только обработку режущими инструментами, склеивание,  
сборку и отделку, но и сушку, передвижение материалов (транспортные работы), укладку брѐвен, досок, фанеры в штабеля (складские работы), подачу их к 
рабочим местам, перекладку, осмотр, контроль и т.д., то есть решительно все 
работы и действия, совершаемые оборудованием над материалом.

При этом можно выделить часть работ, когда материал – предмет труда

претерпевает какие-то изменения качественного или размерного порядка, и 
часть работ, когда качество, форма и размеры его остаются неизменными.

Например, при сушке древесина претерпевает качественное изменение: из 

сырой превращается в сухую, изменяются при этом еѐ свойства и размеры сечений; при обработке на станках бревно, доска, фанера или же заготовка меняют свою форму и размеры. При покрытии лакокрасочными материалами предмет труда также претерпевает качественное изменение.

Но при передвижении с места на место, при осмотре и складировании 

досок, шпона, деталей, предмет труда не изменяет своих свойств (ни форму, ни 
размеры).

Совокупность всех отдельных работ, при которых материал или полу
фабрикат претерпевает качественные или размерные изменения, называют технологическим процессом. Транспортные, складские работы и контроль качества продукции в технологический процесс не включаются. 

Технологический процесс изготовления сложного изделия состоит из не
скольких этапов, которые принято называть стадиями.

Стадии технологического процесса, в свою очередь, делятся на операции.
Операция – законченная часть технологического процесса, осуществляе
мая на одном рабочем месте. Она охватывает все последовательные действия 

рабочего (или группы рабочих), производимые на станке при обработке одного 
предмета труда до перехода к обработке следующего.

Для выполнения каждой технологической операции необходимо иметь

рабочее место, то есть производственную площадь, станок, верстак, стол, приспособление и т.п., и специального рабочего (группу рабочих). Рабочее место –
производственная площадь, предназначенная для выполнения одной производственной 
операции 
и 
оснащѐнная 
соответствующими 
материально
техническими средствами для выполнения этой операции.

Технологические операции могут быть проходными и позиционными.
Проходными называются такие операции, при которых обрабатываемая 

деталь в процессе обработки продвигается по станку, проходя его из конца в 
конец.

Позиционными называются такие операции, при которых обрабатываемая 

деталь закрепляется в станке, а инструмент в процессе обработки получает необходимое движение. Например, при обработке на строгальном четырехстороннем станке деталь закладывается с одного конца станка и продвигается, 
проходя весь станок и выходя уже обработанной на другом его конце. Операция будет проходной. При выборке гнезда деталь закрепляется на столе станка, 
а инструмент (сверло, фреза) получает поступательное движение в глубь детали 
и вдоль неѐ, выбирая необходимое отверстие – гнездо. Такая операция – позиционная, совершаемая за одну установку.  

Применительно к позиционным операциям употребляются понятия – ус
тановка и позиция.

Установка – часть технологической операции, выполняемая при одном 

закреплении детали. Каждое положение обрабатываемой детали при одном еѐ 
закреплении на станке (приспособлении) называется позицией.

Проходная технологическая операция разделяется на переходы и прохо
ды. Переходом называется часть технологической операции, характеризующаяся неизменностью обрабатываемой поверхности, режущего инструмента и режима работы станка. Проходом называется часть перехода, охватывающая все 
действия, связанные со снятием одного слоя, при неизменности инструмента, 
поверхности обработки и режима работы.

Например, фугование детали в угол, то есть строгание пласти и кромки. 

Операция проходная,  состоит из 2-х переходов: строгание пласти и затем строгание кромки, за каждый проход снимается отдельный слой.

Движение массы обрабатываемых предметов в производственном про
цессе образуют поток. Оборудование  в цехе может быть расставлено отдельными группами по назначению или в порядке, соответствующем последовательности выполнения технологических операций.  В первом случае трудно избежать возвратных и петлеобразных перемещений материала в потоке. Во втором случае детали перемещаются в одном определенном направлении кратчайшим путем. Такое производство называют прямоточным. Прямоточное производство позволяет сократить объем транспортных операций, улучшить условия управления производством, однако, так как производительность станков 
неодинаковая, у каждого станка необходим межоперационный запас заготовок, 
чтобы избежать простоев. 

2. ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВ

Характер технологического процесса, применяемое оборудование, инст
румент, приспособления зависят от масштаба производства, который определяет собой тип производства.

Производства деревообрабатывающей промышленности делятся на три 

основных типа: индивидуальное, серийное и массовое. Допускается ещѐ единичный тип производства. Он характерен для экспериментальных заводов и 
фабрик, выпускающих уникальные изделия по специальным заказам. Применяются станки общего назначения из числа наиболее универсальных. 

Индивидуальным называется производство, изготавливающее разноха
рактерные типы изделий, в небольших количествах (по заказам населения), 
причем повторение выпуска этих изделий не предусматривается. Для выполнения разнообразных  заданий предприятие должно располагать универсальным 
оборудованием, позволяющим применять различные виды обработки. Технологический процесс строится таким образом, что на одном станке выполняется 
несколько операций. Для успешной работы таких предприятий требуется высококвалифицированный рабочий и технический персонал.