木工家具大規模生產下之設計與製程品管

木工家具大規模生產下之設計與製程品管

廖昭昌 1991/08

刊登於第27屆中華民國品質管理學會年會論文集

 

摘要:

    木工家具的品質隨著生產模式的改變,從個人的手

    工藝、小型工廠的傳統手工業、到大製造場的工業化生產,品質保証不再是依靠工匠技與藝的完美表現,而是必須藉著設計的合理化與標準化、分工與組織的功能顯現,從上游木材的取得到下游產品的組立,製程系統的每一步驟決定了家具的品質,本文就木工家具大規模生產下之製造流程探索每一步驟之品管問題點,並回歸於設計階段的品質方針,期能在講究效率與成本的生產模式中,建立一套可供設計部門與製造部門參考的品質查核制度。

 

1. 前言

 

1.1 木工家具之生產方式之改變

    二十世紀以來,由於下列因素,家具的型態快速改變

      ‧建築物型態的改變,室內房間趨小

      ‧生活型態的改變,傳統家具功能無法滿足

      ‧家庭主婦走入職業舞臺,家事重效率

      ‧經濟負擔廣且重,一般人買不起手工家具

      ‧工業化生產技術快速成長

    這些因素促成簡潔造形設計、標準化製造、物廉價美等大規模生產之特色。

 

1.2 組織分工下各部門功能區別明顯

傳統手工業生產之家具均由家具匠獨力完成,工作的步驟雖或有程序的先後,但未經漂準化與職務的分工,反之,大規模生產則經組織分工,使之各部門功能區別明顯。

設計部門

其它部門

生產部門

製技部門

 

 

負責設計   ※負責模型   ※效率與品質

與製圖     試作與確立    計劃下的生產

             製程工作規範

 

1.3 各生產單位自成一品質站,站站相聯

粗工部門

細工部門

終工部門

 

 

 

      內設             內設           內設

乾燥室

砂磨室

機工室

 

 

2. 粗工部門的品質問題點 

 

2.1 乾燥處理

   木材進廠時如果是生材,須先經自然乾燥法,行大氣乾燥一年之久,為使時間縮短,可採水乾燥法及人工乾燥法,木工家具最適當的含水量(MC)6%-8%之間,為消除內部應力,先置於乾燥窯中使MC降至3%-5%,再移到

溫溼度控制室,令其恢復到7%-9%

 

2.2 割鋸處理

    此站有兩項任務:一是切除乾燥不良點和天生不良點,二則割鋸出標準長、標準寬、標準厚的木材供細工部門使用(此標準依據需要並留有餘裕),一般粗長度用橫割鋸(Cutoff saw),粗寬度用縱割鋸(Ripping saw),而粗厚度則用鉋平機(Facer),割鋸時要盡量節省木材,具體做法如下:

‧由不良點的兩端切起,最多僅捨棄一狹區。

‧剩餘木片經膠合再利用。

defects(不良點)未必是rejects(拒退品),木紋的不良點在另一種設計中可被允收。

‧盡可能減少不良點切除區。

‧框條用木料在基本寬度下,割出越多條越好。

‧嵌板用木料在基本長度下,割出越寬越好。

 

家具表面木紋不良點依家具功能、木材種類、產品等級之不同而有不同的最低允收品質水準(MAQL ),為了現場作業易於判定,每一種產品的每一類不良點都必須作

成一對標準樣品(Standard samples),分別代表拒退的上限和允收的下限兩種極端,此樣本製成標準大小的木片,每一工作站上設一塊標準樣品的展示板,若工作線太長可多作幾塊,以利相鄰近的工匠一同比對。

 

 

2.3 膠合處理

 

膠合分兩階段,粗工階段主要是邊與邊構成寬面或面與面構成厚度的膠合及夾合,細工階段在櫥櫃室中進行副組件的組立。膠的多寡決定膠合的品質,決定膠量的因素有:

‧木材種類

‧木材與膠的含水量

‧作業溫度

‧膠特性

 

依據經驗以下考慮點尤當注意:

‧木材含水量以10%以下為原則,過高則膠合劑將被稀釋,過低則膠合劑將被迅速吸收。

‧膠合處因含水量增加,以致附近木材隆起,未乾前不得鉋平,否則乾後將生膠合層下陷現象(Sunkun joint)的品質不良點。

‧混合膠合劑比例需正確,為避免浪費,只混合必需量。

‧塗膠率(Spread Rate)即單位面積的膠量,以1mil

(1/1000 in.)最佳。

‧雙面上膠(Double gluing)比單面好,塗膠過少會生欠膠現象(Starved Joint)的品質不良點。

‧邊對邊膠合木理應朝同方向,面對面膠合則每隔一塊木理相反,前者避免鉋削困難,後者避免瓦狀翹曲的品質不良點。

‧桿夾應距離10-15 in.,相臨兩個上下顛倒。

 

3.細工部門的品質問題點

 

3.1 機工處理

此部份以完成家具型態為主要任務,包括:鋸割、鉋形、封邊、搪孔、製鳩尾和車床加工。機器種類甚多如:圓鋸、帶鋸、線鋸、手壓鉋機、製飾條機‥‥各機器均有操作規範,在此不敘述,只要按規定作業,個人技巧性低,品質問題點不多,以下數點有關機器效果,間接影響品質值得參考:

 

‧木材種類與加工效果有關,如鉋光以Red ork最佳,PecanWhite orkBeechMahogany次之;鉋形以美國櫻木最佳,Sugar maple次之;車削以胡桃木最佳,Beech、山核桃、美國櫻木、栗木、SweetgumOrk等次之;搪孔以美國櫻木、山核桃、Mahogany、胡桃木最佳,BeechOrkSweetgum、樺木次之;打榫頭則以美國櫻木、挑花心木最佳。

‧安裝刀具要精準,故先要有精密測微器用來校正誤差,通常主尺寸(key dimention)容許1mm的公差,修飾邊則要求幾乎零誤差。

‧割鋸品質受轉速與進材速率影響,一般轉速每分鐘3,450轉,進材速率則每分鐘70-100呎,手送木材過慢時會有燒灼不良點發生。

‧鉋面品質與鉋刀軸直徑、鉋刀軸上刀片數、鉋刀軸轉速和進材速率有關,因這些因素與鉋刀痕跡有關,若各鉋刀的直徑與尖銳度均等,鉤光效果最好,刀痕數以每吋15條以上為佳(乾燥木約10-12條,Curly Grain多的則15條以上)

 

‧常見的品質不良點及原因如下:

  (1)隆起:鈍刀粗鈍、飽刀調整過度、木材含水量過多、鉋刀轉速過低、進料過快、鉋削過輕等。

   (2)起毛:木材質地不正常所致,盡量使鉋刀尖銳及保持木材含水量12%以下使此不良點維持最少。

   (3)撕裂:鉋削斜走木理及進料過快所致,將刀痕維持每吋16-20條可防之。

   (4)鉋花痕:鉋屑未被吸塵機吸去,而落入材面經滾壓而生淺陷所致。

   (5)燒痕:木材塞於機器中磨擦所生。

 

3.2雕刻室:

    中西傳統型式的家具多有雕花的型態,模仿古代風味的家具需經此部門,常見雕刻機有三種:單軸式

(Single-spindle carver)、多軸式(Multiple-spindle,可大

規模生產)和空氣操作挖空機,操作這些機器都需要相當技巧,而其製作品質的鑑定亦帶有若干的藝術成份,較難用一般標準樣本檢定,要提高作業品質,須讓雕刻匠有相當的品質價值感,明瞭所謂廉價品與高級品的品質差異,同樣的雕花會因不同的技藝傳達不同的價值訊息,工匠有形的純熟機器操作和無形的品質自我要求是雕刻品保的不二法門。

 

3.3櫥櫃室

  家具在各部品形態完成後則送櫥櫃室進行副組件組立,組立後則送終工(Finishing)部門塗裝,有些家具經塗裝後再進行最後組立,因此組立工作有設於細工階段者,

亦有設於終工階段者,惟為了產銷調節的需要,往往其人力是互相支援的。組立的工作主要是膠合、夾合、上釘、裝設五金配件如絞鍊、鎖、把手等。其製程品管應注意的重點有下列數點:

‧程序要正確,一次組合或分兩次組合須事先研究,通常有支腿及橫檔者須分兩次組合,此時支腿和橫檔先組合。

‧夾合作業基本查核點:

接合是否彼此直角

用角尺檢查

接合是否同一平面未歪斜

用直尺檢查

對角線距離是否相等

用木桿檢查

‧膠合常見的品質不良點在於易鬆裂,原因甚多,以下所列應避免:

接合不妥

欠膠

膠稠度不當

壓力不足

膠冷硬

膠乾燥

膠合層起毛

膠含鐵質

加壓時間過短

‧組立後,家具的形態已完成,此時可作品質測試,有關膠合組立的試驗有:剪力試驗(一般以3000-4000磅抗壓力為標準),另外亦可作拉伸試驗和衝擊試驗。

 

4. 終工部門的品質問題點

4.1 砂磨處理

 

大規模生產所用的砂磨機種類遠多於小工廠,如

Multi-drum sanderHand-stroke sanderEdge sander

    Molding sanderPneumatic drum sanderBackstand

    SanderBelt sanderScroll sanderPearson sander

    Vertical-belt Variety sander….用途各異,如磨內緣用狹

帶式(Scrool)、磨不規則飾條上的凹面用皮爾遜式(Pearson),帶寬從1 in.以下到60 in. 以上,12n. 以上則可稱寬幅。產品經砂磨後才送塗裝,因此,本步驟異常重要,砂磨時應注意下列品質問題點:

*硬木材較不易起毛,細肌材磨痕較多。

    *箱盒及嵌壁家具所用砂紙可依塗裝種類而定:不透明漆用11/2號柘榴石砂紙。

 

4.2 塗裝處理

    完整的塗裝經過數十道手續,一般流程如下:

大規模生產所用的砂磨機種類遠多於小工廠,如

Multi-drum sanderHand-stroke sanderEdge sander

    Molding sanderPneumatic drum sanderBackstand

    SanderBelt sanderScroll sanderPearson sander

    Vertical-belt Variety sander….用途各異,如磨內緣用狹

帶式(Scrool)、磨不規則飾條上的凹面用皮爾遜式(Pearson),帶寬從1 in.以下到60 in. 以上,12n. 以上則可稱寬幅。產品經砂磨後才送塗裝,因此,本步驟異常重要,砂磨時應注意下列品質問題點:

*硬木材較不易起毛,細肌材磨痕較多。

    *箱盒及嵌壁家具所用砂紙可依塗裝種類而定:不透明漆用11/2號柘榴石砂紙。

‧塗裝前應磨到何種程度呢?以下列表可供參考

 

砂磨方式

應使用砂磨料

形狀

說明

砂磨抽屜

40-X60-X柘榴石

砂磨帶

砂磨鳩尾

手提帶狀砂磨機

80-X100-X氧化鋁

砂磨帶

砂磨組合好家具使平滑

手砂磨

100-C150-C柘榴石

砂磨片

邊緣部分砂磨

塗裝砂磨石

120-A150-A柘榴石

砂磨片

塗裝前輕砂磨

 

大規模生產的噴漆設備,有的以熱噴代替冷噴,極加裝加熱器,因溫度提高塗料流動性較高,故可使用較低的壓力噴施,如此,塗料較不易彈離材面,易被木材吸著,既可提高品質又可降低成本。

塗裝的品管必須仰賴標準樣品板的製作,此工作極為繁複,樣品板要大塊以利比對如色彩的彩度、明度均需製作上下限才能檢驗。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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