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
附表2锯材明细表。
树种：松木长度： 4 m (平均度范围：2 - 8 m
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。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。
b.平均直径：，取。
c.平均单根材积：查原木材积表。
d.平均根数：根。
2.锯材平均尺寸。
a.锯材平均厚度：
mmb.锯材平均宽度：
二）设计下锯图。
1、判断单双方。
锯材的平均宽度为=192mm，有2=382>0.71=255.6mm ，所以只能锯解单方。
2、毛方部分出材块数。
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：
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：
b. 第二块毛边板：
副产材积为v=2（62+106）×24×4×/=0.033。
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+2×2=16块。
材积为 v=16×4×0.024×0.192=0.295。
则主产出材率为
2.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）
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。
由此得每台锯机每班剖料最大生产量：
班。式中：a为每班锯解原木量， /班；
qp为单根原木材积（平均值），；
tg为班工作时间，等于t=8×60×60= 28800s；
为机床时间利用系数，一般取0.8；
t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。
制材课程设计指导书
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