CN121374792A - 一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，属于木材加工技术领域，该方法包括以下步骤：步骤S1、木材预处理及稳定化处理；筛选木材；对木材进行多阶热稳定化处理；脱蜡处理，通过加压蒸汽清除表面浮蜡，保留深层蜡质封闭毛孔；低温养生，自然平衡至木材含水率6%±0.5%，实现分子结构稳定；步骤S2、通过燕尾榫‑排榫‑粽角榫复合结构进行无缝拼接；步骤S3、拼接完成后进行应力释放。本发明采用上述的一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，旨在解决紫光檀因高密度、高硬度、易变形等特性导致的拼接缝隙明显、稳定性不足的问题，显著提升紫光檀家具的无缝效果与耐久性。

Description

一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法

技术领域

本发明涉及木材加工技术领域，尤其是涉及一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法。

背景技术

传统紫光檀（学名：东非黑黄檀）家具因木材硬度高、气干密度高达1.25-1.33g/cm³，硬度极强，易开裂且“十檀九空”的天然缺陷，拼接缝隙难以控制。传统工艺需预留伸缩缝以适应木材收缩，但影响美观。框面无缝结构需依赖木材稳定性处理与精准榫卯设计，现有技术中，木材处理多采用常规烘干或浸蜡工艺，但存在含水率波动大（导致热胀冷缩明细）、榫卯配合精度不足（分缝常超过0.3mm）等问题易暴露接缝，影响美观性和稳固性。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，旨在解决紫光檀因高密度、高硬度、易变形等特性导致的拼接缝隙明显、稳定性不足的问题，显著提升紫光檀家具的无缝效果与耐久性。

为实现上述目的，本发明提供了一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，包括以下步骤：

步骤S1、木材预处理及稳定化处理；

步骤S101、筛选木材；

步骤S102、对木材进行多阶热稳定化处理；

步骤S103、脱蜡处理，通过加压蒸汽清除表面浮蜡，保留深层蜡质封闭毛孔；

步骤S104、低温养生，自然平衡至木材含水率6%±0.5%，实现分子结构稳定；

步骤S2、通过燕尾榫-排榫-粽角榫复合结构进行无缝拼接；

步骤S3、拼接完成后进行应力释放操作。

优选的，步骤S101具体为：

选用直径≥20cm的紫光檀原木心材，剔除空心料及白皮部分；并采用梯度烘干法对木材含水量进行控制，具体为：

第一阶段（30℃），脱除自由水至含水率15%；

第二阶段（40℃），脱除结合水至目标含水率10-12%，并通过水分检测仪检测实时监控。

优选的，步骤S102中多阶热稳定化处理具体包括以下子步骤：

步骤S1021、将微晶蜡与蜂蜡9:1混合后放至煮蜡机中，熔融温度80-85℃；

步骤S1022、按照图纸对木材进行开料，开料前的部件尺寸比图纸尺寸大0.4-0.6cm，使得木材开料后，蜡液更快渗透至木材内部；

步骤S1023、在蜡液温度95℃时，将木材放入煮蜡机浸没于蜡液中，保持4-6小时；

步骤S1024、按照两天升温1℃，逐步将温度升至120℃，并保持两天；

步骤S1025、逐步将温度降低至100℃，随后将木材取出使其将至常温。

优选的，步骤S2中燕尾榫-排榫-粽角榫复合结构包括双斜肩燕尾榫、侧面排榫和45°粽角榫，所述双斜肩燕尾榫置于木材面板背面，所述木材面板背面设有与双斜肩燕尾榫相匹配的燕尾卯，其中双斜肩燕尾榫的榫头宽度与燕尾卯的榫眼间隙≤0.01mm。

优选的，所述侧面排榫具体为沿木材面板、木料接合面平行布置一排梯形榫，多个梯形榫间隔排布以分散剪切应力，所述侧面排榫的外侧平行设有侧面排卯，所述侧面排卯内设有一排梯形卯，所述梯形榫与梯形卯相匹配。

优选的，所述侧面排卯的两端设有45°粽角榫，相邻的两个45°粽角榫两两交叉锁合形成90°榫卯连接，并配合木楔加压固化，消除角部微缝。

进一步的，应力释放具体为：拼接好的成品在恒温恒湿房（温度25±2℃，湿度50±5%）静置30天，确保拼接缝无痕。

因此，本发明采用上述一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，技术效果如下。

无缝视觉效果：通过蜡封与多阶稳定化处理，结合高精度榫卯设计，实现拼接缝≤0.01mm，实现视觉无缝效果。

力学性能提升：燕尾榫抗拉强度提高30%，粽角榫抗扭刚度达传统直角榫的2倍。

环境适应性强：含水率精准调控至6%，木材收缩率≤0.1%，适应-10℃至40℃环境变化。

协同处理工艺：将煮蜡封闭、多阶热稳定化与榫卯力学设计结合，系统性解决紫光檀加工难题。

榫卯复合结构：燕尾榫-排榫-粽角榫组合设计，兼顾强度与无缝美学需求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法实施例的流程图；

图2是本发明一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法实施例的燕尾榫结构示意图；

图3是本发明一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法实施例的整体拼接示意图。

附图标记

1、双斜肩燕尾榫；2、木材面板；3、燕尾卯；4、梯形榫；5、侧面排卯；6、梯形卯；7、45°粽角榫。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

实施例一：

如图1所示，本发明提供了一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，包括以下步骤：

步骤S1、木材预处理及稳定化处理；

步骤S101、筛选木材，其具体步骤如下：

选用直径≥20cm的紫光檀原木心材（深紫褐色带黑纹），剔除空心料及白皮部分；并采用梯度烘干法对木材含水量进行控制，具体为：

第一阶段（30℃），脱除自由水至含水率15%；

第二阶段（40℃），脱除结合水至目标含水率10-12%，并通过水分检测仪检测实时监控。

步骤S102、对木材进行高温煮蜡封闭毛孔及多阶热稳定化处理；其具体多阶步骤如下：

第一阶段、将微晶蜡与蜂蜡9:1混合后放至煮蜡机中，熔融温度80-85℃；

第二阶段、按照图纸对木材进行开料，开料前的部件尺寸比图纸尺寸大0.4-0.6cm，使得木材开料后，蜡液更快渗透至木材内部；

第三阶段、在蜡液温度95℃时，将木材放入煮蜡机浸没于蜡液中，保持4-6小时；

第四阶段、按照两天升温1℃，逐步将温度升至120℃，并保持两天；

第五阶段、逐步将温度降低至100℃，随后将木材取出使其将至常温。

通过以上五个阶段的操作，使蜡液在木材内部的渗透深度为1.5-2CM，通过蜡液渗透封闭木材棕眼及微孔，阻断水分交换路径，降低吸湿率。同时木材的含水率控制在6%以内，由此保证木材的整体结构稳定性。

步骤S103、脱蜡处理，通过加压蒸汽（压力为0.4Mpa，温度为120℃）清除表面浮蜡，保留深层蜡质封闭毛孔；

步骤S104、低温养生，自然平衡至木材含水率6%±0.5%，实现分子结构稳定；

步骤S2、通过燕尾榫-排榫-粽角榫复合结构进行无缝拼接；

燕尾榫-排榫-粽角榫复合结构包括双斜肩燕尾榫1、侧面排榫和45°粽角榫7，如图2所示。双斜肩燕尾榫1置于木材面板2背面，木材面板2背面设有与双斜肩燕尾榫1相匹配的燕尾卯3，其中双斜肩燕尾榫1的榫头宽度与燕尾卯3的榫眼间隙≤0.01mm，通过异形刀头精密铣削，保证垂直受力强度。每个双斜肩燕尾榫1的间隔距离不超过40cm，其减少了木材成品的整体面积，增加了抗拉力，降低了热胀冷缩程度，使木材成品不易变形。

侧面排榫具体为沿木材面板2、木料接合面平行布置的一排梯形榫4，多个梯形榫4间隔排布以分散剪切应力，如图3所示，侧面排榫的外侧平行设有侧面排卯5，侧面排卯5内设有一排梯形卯6，梯形榫4与梯形卯6相匹配，保证了侧面排榫与侧面排卯5的连接稳定性。

侧面排卯5的两端设有45°粽角榫7，相邻的两个45°粽角榫7两两交叉锁合形成90°榫卯连接，并配合木楔加压固化，消除角部微缝，由此通过上述多个榫卯结构实现了木材成品的无缝拼接。

步骤S3、拼接完成后进行应力释放，其具体为：将拼接好的成品在恒温恒湿房（温度25±2℃，湿度50±5%）静置30天，确保后续拼接缝无痕。

具体实施例如下：

以紫光檀无缝画案制作为例：

1、材料预处理：取长度2.3m、直径25cm的紫光檀原木，截取无空心段，按图纸尺寸+0.8CM进行开料，经煮蜡及多阶段热稳定化处理至含水率6%，水份检测仪显示误差±0.5%。

2、榫卯加工：双斜肩燕尾榫1采用数控机床加工、侧面排榫使用数字加工中心加工。

3、组装校验：激光定位仪辅助拼接，镜面抛光后蜡养护，缝隙检测仪确认分缝精度≤0.01mm。

实施例二：紫光檀无缝多层书架（中小型层板类家具）。

1、材料预处理：取长度1.8m、直径22cm的紫光檀原木，截取无空心、无白皮段，按图纸尺寸+0.5CM开料（层板厚度2.5cm）；煮蜡阶段调整为“微晶蜡：蜂蜡=8.5:1.5，熔融温度82℃，95℃浸蜡5小时，升温至115℃保温2天”，经脱蜡、低温养生后，含水率控制在5.8%±0.3%（水分检测仪验证）。

2、榫卯加工：双斜肩燕尾榫1间隔缩短至30cm（适配层板跨度），采用高速数控铣床加工，榫头与榫眼间隙≤0.04mm；侧面排榫为小型梯形榫（截面尺寸1.5cm×1cm），间隔15cm；45°粽角榫7通过五轴联动加工中心修整。

3、组装校验：激光测距仪辅助层板水平定位，拼接后用压力机（压力0.3Mpa）加压固化24小时，镜面抛光后二次浸蜡养护；缝隙检测仪检测拼接缝精度≤0.01mm，恒温恒湿房（25℃，50%湿度）静置25天应力释放。

实施例三：紫光檀无缝圈椅（曲面异型家具）。

1、材料预处理：取长度1.5m、直径20cm的紫光檀原木，筛选无裂纹曲段，按曲面图纸尺寸+0.6CM开料（座面弧度R45cm）；煮蜡阶段采用“分段浸蜡法”：先将直料部分95℃浸蜡4小时，曲面成型后再于90℃浸蜡3小时，多阶热稳定化处理后含水率6.0%±0.4%。

2、榫卯加工：双斜肩燕尾榫1适配曲面弧度，采用仿形铣削加工，榫头间隙≤0.01mm，间隔35cm；侧面排榫改为弧形梯形榫，与曲面接合面贴合；45°粽角榫7用于椅腿与座面连接处，交叉锁合后注入天然木胶（紫胶树脂）强化。

3、组装校验：三维扫描仪辅助曲面榫卯定位，拼接后用专用夹具固定12小时，手工精细打磨至表面粗糙度Ra≤0.1μm；缝隙检测仪确认所有拼接缝≤0.01mm，恒温恒湿房静置30天，期间每10天检测一次含水率变化（波动≤0.3%）。

实施例四：紫光檀无缝大尺寸办公桌（超长超宽家具）。

1、材料预处理：取长度3.0m、直径30cm的紫光檀原木，截取两段无空心段拼接预处理（总长度3.2m），按图纸尺寸+1.0CM开料（桌面宽度1.2m）；煮蜡阶段延长至“95℃浸蜡6小时，两天升温1℃至125℃保温3天”，脱蜡压力提升至0.5Mpa，低温养生后含水率5.5%±0.2%。

2、榫卯加工：双斜肩燕尾榫1采用“双列排布”（两列榫头交错布置），列间距20cm，单榫间隔30cm，榫头与榫眼间隙≤0.01mm；侧面排榫截面尺寸2cm×1.5cm，间隔20cm；45°粽角榫7配合金属加固片（隐藏式），木楔加压固化压力0.4Mpa。

3、组装校验：激光定位仪+水平仪双重辅助拼接，拼接后整体重量均匀分布静置48小时，镜面抛光后三次蜡养护；缝隙检测仪检测全表面拼接缝≤0.01mm，恒温恒湿房（24℃，52%湿度）静置45天应力释放，期间无变形、无裂缝。

对比例一：单一榫卯结构（无复合榫卯）。

变量：仅采用双斜肩燕尾榫1，取消侧面排榫和45°粽角榫7，其他参数与实施例一一致。

结果：拼接缝精度0.08-0.12mm，恒温恒湿环境放置6个月后，角部出现0.3mm裂缝，抗拉力下降40%，热胀冷缩导致桌面中部凸起2mm。

对比例二：无煮蜡稳定化处理（仅梯度烘干）。

变量：木材预处理仅进行梯度烘干（含水率10-12%），取消煮蜡、多阶热稳定化及脱蜡步骤，其他参数与实施例一一致。

结果：拼接缝初始精度0.05mm，放置3个月后含水率升至15%，表面出现返潮现象，拼接缝扩大至0.2mm，木材吸湿率达12%，桌面边缘变形量1.5mm。

对比例三：缩短应力释放时间。

变量：拼接后恒温恒湿房静置时间缩短至10天，其他参数与实施例一一致。

结果：初始拼接缝精度0.02mm，放置1个月后，榫卯连接处应力集中，出现0.1mm微缝，角部拼接缝扩大至0.08mm，整体平整度偏差0.8mm。

对比例四：放大榫卯公差。

变量：双斜肩燕尾榫1间隙调整为≤0.1mm，45°粽角榫7角度公差±1.0°，其他参数与实施例一一致。

结果：拼接缝精度0.05-0.07mm，组装后角部存在明显微缝（肉眼可见），抗剪切应力下降35%，恒温恒湿环境放置12个月后，变形量达3mm，榫卯连接处松动。

对比例五：无脱蜡处理。

变量：木材预处理取消加压蒸汽脱蜡步骤，保留表面浮蜡，其他参数与实施例一一致。

结果：表面浮蜡导致榫卯配合间隙增大（实际间隙0.08mm），拼接缝精度0.06mm，放置6个月后浮蜡老化脱落，表面出现毛孔外露，拼接缝扩大至0.15mm，木材吸湿率达8%。

因此，本发明采用上述一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，通过选材优化、蜡填充热稳定处理、含水率精准控制、高精度复合榫卯拼接设计，实现紫光檀家具分缝精度≤0.01mm，兼具艺术审美与结构稳定性，解决了传统紫光檀家具易开裂、缝隙明显的问题。该方法显著提升家具无缝效果与耐久性，适用于画案、柜类等高端红木家具生产。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、木材预处理及稳定化处理；

步骤S101、筛选木材；

步骤S102、对木材进行多阶热稳定化处理；

步骤S103、脱蜡处理，通过加压蒸汽清除表面浮蜡，保留深层蜡质封闭毛孔；

步骤S104、低温养生，自然平衡至木材含水率6%±0.5%；

步骤S2、通过燕尾榫-排榫-粽角榫复合结构进行无缝拼接；

步骤S3、拼接完成后进行应力释放。

2.根据权利要求1所述的一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，其特征在于，步骤S101具体为：

选用直径≥20cm的紫光檀原木心材，剔除空心料及白皮部分；并采用梯度烘干法对木材含水量进行控制，具体为：

第一阶段30℃，脱除自由水至含水率15%；

第二阶段40℃，脱除结合水至目标含水率10-12%，并通过水分检测仪检测实时监控。

3.根据权利要求1所述的一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，其特征在于，步骤S102中多阶热稳定化处理具体包括以下子步骤：

步骤S1021、将微晶蜡与蜂蜡9:1混合后放至煮蜡机中，熔融温度80-85℃；

步骤S1022、按照图纸对木材进行开料，开料前的部件尺寸比图纸尺寸大0.4-0.6cm，使得木材开料后，蜡液更快渗透至木材内部；

步骤S1023、在蜡液温度95℃时，将木材放入煮蜡机浸没于蜡液中，保持4-6小时；

步骤S1024、按照两天升温1℃，逐步将温度升至120℃，并保持两天；

步骤S1025、逐步将温度降低至100℃，随后将木材取出使其降至常温。

4.根据权利要求1所述的一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，其特征在于，步骤S2中燕尾榫-排榫-粽角榫复合结构包括双斜肩燕尾榫、侧面排榫和45°粽角榫，所述双斜肩燕尾榫置于木材面板背面，所述木材面板背面设有与双斜肩燕尾榫相匹配的燕尾卯，其中双斜肩燕尾榫的榫头宽度与燕尾卯的榫眼间隙≤0.01mm。

5.根据权利要求4所述的一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，其特征在于，所述侧面排榫具体为沿木材面板、木料接合面平行布置一排梯形榫，所述侧面排榫的外侧平行设有侧面排卯，所述侧面排卯内设有一排梯形卯，所述梯形榫与梯形卯相匹配。

6.根据权利要求5所述的一种紫光檀家具高精度无缝榫卯拼接方法，其特征在于，所述侧面排卯的两端设有45°粽角榫，相邻的两个45°粽角榫两两交叉锁合形成90°榫卯连接。