1、制材学课程设计指导书材料科学与技术学院 刘 渝一、课程设计的目的意义通过制材车间工艺设计，进一步熟悉和掌握制材工艺和制材生产线的设计方法。二、设计任务根据“制材学课程设计任务书” 给定的项目,进行有关数据的计算、设备的选型、工艺流程设计、车间平面布置与绘制、设计计算说明书的编写,完成“制材工艺设计”。三、设计步骤1、原木和锯材数据的计算原木平均径级、平均单根材积、总根数计算；锯材平均长、宽、高尺寸计算。2、设计下锯图根据原木和锯材平均尺寸进行下锯图设计计算，并按合理的工艺画出下锯图。3、计算出材率和木材平衡表根据平均下锯图计算主产和综合出材率、得出木材平衡表。4、确定工艺流程，分配锯口数计算出
2、材率、单位产量及木材平衡表，确定各锯机加工的锯口数量。5、生产率和设备台数计算计算单位时间产量和需要设备型号、数量。6、工艺布置根据工艺流程将选用的设备具体布置在车间里，画出工艺布置平面图。7、计算技术经济指标计算车间各项技术经济指标。（详见设计例）8、写出设计计算说明书。四、设计要点1、设计依据制材学课程设计任务书；制材学课程中介绍的工艺方法和设备特点。2、采用资料设计计算中需要的采用的数据从指定的数据表中选用。在选择设备时，可以参考有关设备厂商的样本。应尽量引用正式发表的资料或数据。3、出材率的预计题目如给定为“年产锯材 xx 立方米”，为了计算原木总耗用量和有关数据，需要根据经验先假定出
3、材率。如果“假定出材率”与由平均原木下锯图计算出的出材率差值过大（例如相差 3%以上），应重新假定出材率再次计算。4、锯口分配根据所选锯解工艺/设备确定各锯机按工艺应完成的锯口数量。锯机一般是专门完成某项工序，但在采用跑车带锯时，因为毛方再剖锯口多，而跑车带锯完成锯口少且是单锯口锯解，为了减轻毛方再剖锯机的工作量，可以将毛方上的锯口分给跑车带锯完成。5、锯机动作时间的选取锯机在锯解时，其工作效能由每个动作的时间决定，不同锯机的动作组成不同。例如，跑车带锯开始锯解一根原木第一个锯口的动作是：上木（时间）：将原木从楞台送上跑车并适当翻转、固定（卡木）的时间；往程（时间）：跑车从楞台（上木点）至原木
4、小头端接触锯齿的时间；锯口（时间）：原木锯解时间（即木材小头接触锯齿开始锯解至木材大头脱离锯条）；返程（时间）：跑车返回时间（跑车与木材快速返回开始锯解位置，小头纵向远离锯齿约 8cm）。如下图示。由于设备特点，原木翻转时跑车需要退回楞台处，因此，原木/毛方翻转一次需要加一个“往程”。一根原木锯解完最后一个锯口时需要有一个“卸料”时间，即卡木勾松开，将木料卸下跑车。请参考设计例中的选用方法。6、这种用平均值计算来设计制材生产线的方法有一定局限，实际工作中要完成设计还需要作充分的调研，并参考更多的资料、考虑更多的有关问题，才能完成一个实用的工艺设计。五、设备布置设备布置是将选定锯机和运输机等安放
5、在车间适当位置。设备放置应重点考虑工艺的合理性，满足工艺要求，能实现将原木锯解成锯材并运送出车间的各种功能。设备布置应合理利用车间面积：不应过分紧凑，不便生产；也不应空闲过大面积，造成浪费。布置内容和步骤：1、根据工艺流程、所选用设备和设计者的设计思想确定车间的建筑形式，锯机及运输机的基本位置；2、根据加工原木的最大长度、设备尺寸和操作尺寸确定设备与建筑、设备与设备之间的间距；3、完善制材生产线其它内容（如设置门、通道、设计投料口、安排修锯间等）；4、完善图纸（填写标题栏、技术经济指标）。六、常见问题说明1、 工艺布置合理设计时应注意按锯解工艺将设备合理布置；2、 图纸符合工程制图，厂房符合建
6、筑规范图纸的墙、柱、窗、门应按建筑规范绘制；3、 尺寸标注完整应标注：车间总体尺寸、锯机及其它设备的定位尺寸（纵向和横向）；4、 图例画法注意锯机、运输机、阶梯和投料口应按适当比例画。例如：投料口不要画得太宽。下面给出几例画法。注意只有设备的定位尺寸（纵向和横向）才需要在图纸上标出。A1、截断圆锯画法例注：如锯材截断，滚筒应加长。A2、双片裁边圆锯画法例B1、人工进料台式带锯机画法例B2、小跑车台式带锯画法例B3、滚筒进料台式带锯画法例注：除跑车带锯外，其余锯机进料端的贮料台尺寸为：木材长度方向：木材长度-1 米；木材直径方向：3-4 米。C、卧式带锯画法例D、跑车带锯机画法例注：1、纵向定位
7、尺寸=锯机+ 间距+操作间+楞台+ 过道=1.5+0.5+2+6+2=12 米2、横向定位尺寸=跑车宽度+ 通道=2 +1.5 =3.5 米3、如果原木最大长度变化，纵向间距应随变下面用一个完整的设计例子来说明。（设计例）制材学课程设计任务书一、设计题目“年产锯材 2.0 万立方米制材车间工艺设计”二、原始数据1、原木明细表（见附表 1）。2、锯材明细表（见附表 2）。三、设计条件1、锯材为二等材，即最大钝棱率 K=40%;2、制材车间单班生产；3、班工作时间为 8 小时；4、锯路宽按 m=3.0mm 取；5、年工作日为 220 天；6、其它条件参考“制材学课程设计例”取用。四、设计要求1、完
8、成制材工艺设计计算；2、绘出制材车间工艺设计平面图；3、编制设计说明书。附表 1原木明细表树 种：松 木 长 度：4 m (平均) 长度范围：2 - 8 m序号 原木径极 占总材积比例% 序号 原木径级 占总材积比例%1 20 2 12 42 82 22 3 13 44 73 24 3 14 46 74 26 3 15 48 55 28 3 16 50 56 30 4 17 52 47 32 5 18 54 48 34 5 19 56 39 36 6 20 58 310 38 8 21 60 211 40 8 22 62 2附表 2锯材明细表树 种：松 木 长 度： 4 m (平均) 度范围：
9、2 - 8 m序号 锯材宽度 mm 锯材厚度 mm 占总材积%1 120 12 52 140 15 103 160 18 104 180 21 155 200 25 156 200 30 107 220 40 108 240 40 109 260 50 1010 280 50 5六、设计计算（一）计算原木和锯材平均尺寸1.原木平均尺寸a. 原木总需要量：题目给定的是年锯材量，故需要初步估算出年耗原木量，取平均出材率（主产）为 60%，则年需原木为 ，取 。320.m6%Q原 340Q原由此可以得出以下原木数据表，其中材积由查表得出：原木数据表序号 原木径极 该径级材积 3单根材积 3该径级根数
10、1 20 368 0.160 23002 22 552 0.191 28903 24 552 0.225 24544 26 552 0.262 21075 28 552 0.302 18286 30 736 0.344 21407 32 920 0.389 23658 34 920 0.437 21069 36 1104 0.487 226710 38 1472 0.541 272111 40 1472 0.597 246612 42 1472 0.656 224413 44 1288 0.717 179714 46 1288 0.782 164715 48 920 0.849 108416
11、50 920 0.919 100117 52 736 0.922 79918 54 736 1.067 69019 56 522 1.145 45620 58 522 1.226 42621 60 368 1.310 28122 62 368 1.397 264总 计： 36333b.平均直径： ，取2p(DN)36.1cmApD36cc.平均单根材积：查原木材积表 PQ0487d.平均根数： 根P495.2.原 木2.锯材平均尺寸a.锯材平均厚度： mmPnV1010A 2451055.8628234a b.锯材平均宽度： PnB 19m1010.52410460268b（二）设计下锯图1、
12、判断单双方锯材的平均宽度为 =192mm，有 2 =3820.71 =255.6mm ，所以只pBpBpD能锯解单方。2、毛方部分出材块数 2222D(1K)M36019(.4)3N1.7H可生产 12 块主产（取锯口 M=3mm）。3、毛方部分出副产因毛方部分生产板皮尺寸小，故可忽略不计算。4、板皮部分出主产块数：B-(+2)N=H2 222B=D1K36019.431.m所以 N=2.76，取 2 块。因上下板皮对称，故 N=2+2=4 块。5、 板皮部分出副产（忽略）6、 毛边板出副产品由于每块板皮出 2 块毛边版，需要计算每块除锯材宽度外地副产宽度。a. 第一块毛边板： 221DB36
13、019M3+106mb. 第二块毛边板： 22222H493副产材积为 V=2（62+106）244 / =0.033 。31093（三）计算出材率和木材平衡表1.出材率由下锯图（见后面附图），共出产 12+22=16 块。材积为 V=1640.0240.192=0.295 。3m则主产出材率为 PV0.2951%60.Q4872.木材平衡表由下锯图可计算出锯口长度，从而算出锯末量，而小板皮的材积就等于：原木材积（主产材积+副产材积+ 锯末材积）名 称 材积 3m占原木材积 %生产 0.295 60.6锯材副产 0.033 6.8小板皮 0.105 21.6废料锯末 0.054 11.1总 计
14、 0.487 100（四）确定工艺流程，分配锯口数1.确定工艺流程因为题目未规定工艺类型，而产品是整边锯材，现采用带锯机为主机的典型工艺。工艺流程图如下：2.锯口数分配各主要工序完成锯口数为（平均每根原木）：剖料 2 个锯口、毛方再剖 13 个锯口、板皮再剖 4 个锯口。（五）生产率和设备台数计算1.主要工序生产率a.剖料： 由电锯位置和锯口位数可以确定出各操作动作次数所需时间取自参考教材表 6-10 中，“硬松”一栏，见下表：平均单根原木剖料动作时间表动作时间 上木 翻木 往程 锯口 返程 卸料次 数 1 1 2 2 2 1每次时间(s) 4.2 3.3 3.3 10.9 3.8 1.9小
15、计 4.2 3.3 6.6 21.8 7.6 1.9总 计 t=45.4 秒/根由此得每台锯机每班剖料最大生产量：/班3m2.474.58.0280tKQTAap式中：A 为每班锯解原木量， /班；3Qp为单根原木材积（平均值）， ；3Tg 为班工作时间，等于 T=86060= 28800s；为机床时间利用系数，一般取 0.8；aKt 为锯解一根原木需要时间，秒/根。b.毛方再剖：毛方再剖各动作与剖料不全相同，且根据所选进料方式也有较大的差异，在此选用有轨小车进料，其动作时间见表。平均每根原木锯解动作时间表动作名称 上木 锯口 返程 备注次 数 1 13 13每次时间（s）4.2 10.9 3
16、.8小 计 4.2 141.7 49.4总 计 t=195.3 秒/根动作时间由剖料动作时间稍加修正得到，以符合实际情况由此得毛方再剖每台锯机每班最大产量：/班35.73.1958.0428mtKQTAap 式中：A 为每班锯解原木量， /班；Qp为单根原木材积（平均值）， ；3Tg 为班工作时间，等于 T=86060= 28800s；为机床时间利用系数，一般取 0.8；at 为锯解一根毛方需要时间，秒/根。（注：为方便计算，式中采用原木材积而不是毛方材积。）c.板皮再剖：按所需锯解板皮长度计算，平均每根原木需 4 个锯口。锯解长度为：L=44=16 m/根d.每班需加工原木量为：/班5.14
17、2034班Q3me.每班需加工原木根数为： 根/班7698/根班2.主要设备选型及台数确定a.剖料：选用跑车带锯机，台数由下式计算： 台7.02.4511. AQNB班式中：N b为台数；Q 班 为每班加工原木材积；A 为每台锯机每班最大产量。由于平均直径较小，为 36cm, 锯轮 48的跑车带锯可以满足需要，选用型号为 MJ3212 的跑车带锯 1 台。其机床负荷系数：=N b/N=0.7/1=0.7式中： 为机床负荷系数，此系数一般应小于 0.9；Nb为计算台数；N 为实际采用台数。=0.70.9，机床负荷满足实用要求。b.毛方再剖：选用台式带锯机，台数由下式计算： 台9.25.7141.
18、 AQB班选用型号为 MJ3910 的 42台式带锯 4 台。其机床负荷系数：=N b/N=2.9/4=0.7=0.70.9，机床负荷满足实用要求。c.板皮再剖：选用卧式带锯。台数计算如下：每根原木的锯解长度为 16m/根，则每班锯解长度为：=16 =16317=5072 m/班L班 /Q班 根查资料，卧式带锯进料速度最大为 24 m/min，取 20 m/min，则每班锯解长度为：206080.8=7680 m/班 =（ =0.8 为机床利用系数，班工作时间为 8 小时）aK所需台数为： 台7.068521 LNB班选用型号为 MJ3712 的卧式带锯 1 台。机床负荷系数：=N b/N=0
19、.7/1=0.7=0.70.9，机床负荷满足实用要求。d.裁边：选用 1 台双圆锯裁边机，其产量较大，可满足要求，型号为 MJ1442。e.截断：选用 2 台圆锯机，型号为 MJ217。其中 1 台用于跑车带锯剖料产生的板皮截断、1 台用于毛方再剖生产的板皮的截断。主要工艺设备如下表。主要工艺设备表工序名称 剖料 毛方再剖 板皮再剖 截断 裁边设备名称 跑车带锯 台式带锯 卧式带锯 圆锯 双圆锯数量 1 4 1 2 1型号 MJ3212 MJ3910 MJ3712 MJ217 MJ1442f.运输设备选型原木进车间选用原木链；楞台上选用横向链条；半成品和锯材纵向用滚筒运输、横向用链条运输；锯末
20、、小板皮及小料用带式运输机运输；选材线用横向链条运输。（六）工艺布置参见工艺设计平面图。（七）有关技术经济指标1. 原木消耗量： 34000 /年3m2锯材产量： 20000 /年3原木主产出材率： 60.6%4原木综合出材率： 67.4%5锯材为二等材，最大钝棱率 K=40%。6制材车间单班生产7班工作时间： 8 小时。8年工作天数： 220 天9车间机床台数： 9 台10车间面积： 2060 =12002m211. 修锯间面积： 610 = 60七、设计评价本制材车间工艺为通用型，采用单锯口的带锯为主机，生产灵活性大，可适用于不同原木情况和锯材产品需要。其生产效率高，生产量大，综合出材率高
21、。由于剖料采用跑车带锯机，机械进给，因此对劳动强度的要求不高。但是初期投资较高，适合投资较大的场合采用。 （注：设计评价根据自己设计的具体情况写。不一定与上例完全相同。）八、设计体会通过此次设计，对制材车间的布置尤其是工艺布置以及制材设备的选用等方面都有了更深的体会，基本了解了制材生产车间的流水线布置，很好的巩固了课堂上所学的知识，做到了实践与理论相结合。安排了这么一次锻炼我们动手能力和检验我们理论知识的设计，非常有必要。通过这些实践活动，对我们理论知识的掌握以及将来能够更快的适应工厂环境都会产生很好的作用。（注：设计体会根据个人具体情况写，不一定与上例完全相同。）九、参考文献制材学 区炽南 中国林业出版社制材手册 王凤鸣 中国林业出版社（注：参考文献根据自己实际参考列出。）附图：本设计下锯图
