多层实木复合地板关键工段产品加工质量与产量的平衡分析

多层实木复合地板关键工段产品加工质量与产量的平衡分析 苏展 浙江裕华木业有限公司 摘 要： 对多层实木复合地板生产线上地板榫槽加工和表面涂饰两个关键工段的测量和分析表明, 产品平均合格率为 94.25%, 地板榫槽加工工段的设备负荷率为41%52%, 地板表面涂饰工段的设备负荷率为 28%64%, 进料速度和进料间隔是影响产品质量和产量的主要因素。参数优化表明, 地板榫槽加工工段合理的进料速度为 53 m/min, 地板表面涂饰工段合理的进料速度为 15 m/min。关键词： 多层实木复合地板; 产品质量; 产量; 平衡分析; 作者简介：苏展 (1984-) , 女, 吉林德惠人, 浙江裕华木业有限公司总经理工作, 硕士, 主要从事木地板生产技术开发及生产管理工作, E-mail:suzhan888999163.com。收稿日期：2017-07-06Balance Analysis of Product Processing Quality and Yield of Multi-layer Engineered Wood Flooring in Key Processing SectionsSU Zhan Zhejiang Yuhua Wood Industry Co., Ltd.; Abstract： The measurement and analysis of two key sections, i. e. flooring tenon and groove processing and surface coating decoration involved in the multi-layer engineered wood flooring show an average pass rate 94. 25% of products, equipment load rate of 41%-52% in the flooring tenon and groove processing section, equipment load rate of28%-64% in the floor surface coating and decoration section, with feed seed and feed interval being the main factors influencing product quality and yield. The parameter optimization shows that the rational feed speed of the flooring tenon and groove processing section and the floor surface coating and decoration section is 53 m/min and 15 m/min respectively.Keyword： multi-layer engineered wood flooring; product quality; yield; balance analysis; Received： 2017-07-06多层实木复合地板榫槽加工时, 在加工工段提高进料速度就能提高单位时间的产量, 但又可能使成品尺寸精度和表面质量下降, 破坏性缺陷增多, 导致产品合格率下降1-3。根据 6 管理方法的原则, 选择地板榫槽加工工段作为研究对象, 对工段的加工时间、产能和合格产品进行定义及测量, 并对测得的数据进行分析4-9。以单班产量和产品合格率为目标函数, 以进料速度、进料间隔和坯料规格为变量, 选择几种典型的产品规格, 测量分析其 3 个变量与目标函数之间的关系, 以期达到单班产量与产品合格率的平衡, 获得最佳的经济效益。1 试验材料与设备地板长度尺寸影响进料间隔, 宽度尺寸影响单班产量, 厚度规格影响切削加工机制。按市场流行及浙江裕华木业有限公司经常生产的产品规格, 试验选取的地板长度分别为 450 mm、600 mm、750 mm、1 200 mm、2 200 mm, 宽度分别为89 mm、120 mm、127 mm、240 mm, 厚度分别为 9.5 mm、10.5 mm、14 mm、15mm。选取地板榫槽加工线 FPR260 和 FPR220 作为典型测量工段, 纵、横向榫槽自动连续加工, 纵向最大进料速度 100 m/min, 横向最大进料速度 32 m/min, 试验时选取纵向榫槽加工的进料速度分别为 45 m/min、55m/min, 60m/min, 横向榫槽加工的进料速度按地板坯料宽度尺寸与纵向进料速度自动匹配。进料速度、地板坯料规格选取见表 1。表 1 进料速度、地板坯料规格 下载原表 2 产品质量和产能测量生产线产品质量按国家标准实木复合地板 (GB/T18013-2013) 规定的质量指标和方法进行检测10, 榫槽加工后地板的产品合格率见表 2。由于规格为750 mm×120 mm×10.5 mm 地板榫槽加工中出现极端异常, 其产品合格率不作为统计数据, 其他 8 组产品的平均合格率为 94.25%, 仅达到 1.9, 尺寸规格合格率 97%, 大于 2 (合格率 95.45%) 小于 2.58 (合格率 99%) , 约为2.3。表 2 榫槽加工后地板的产品合格率 下载原表 在不同进料速度的情况下, 单班地板产量和生产线设备负荷率见表 3, 在不同地板坯料规格的条件下, 单班地板产量和生产线设备负荷率见表 4。试验结果表明, 榫槽加工工段的设备负荷率为 41%52%, 说明榫槽加工中机床在 8 h 内约有一半的时间不是处于实际加工状态, 虽然生产线进料端都配置了自动落料器, 而且地板坯料进料时并没有进料间隔, 但加工准备、中间停机维护、坯料和加工成品周转、待料时间等还是构成了大约占工作时间一半的非加工时间, 这期间多数机床并未停机, 如单班生产 3 600 m 地板, 则意味者大约有 120150 个托盘料垛需要在生产线进料端进行交换, 如每次交换用时 1 min则总计就有约 2 h 被消耗掉, 为提高产能, 减少由于这部分时间所造成的损失, 可采用辊台流水线进出料来代替叉车进出料。同理, 试验得出地板表面涂饰工段的设备负荷率为 28%64%。表 3 不同进料速度下单班地板产量和生产线设备负荷率 下载原表 表 4 不同地板坯料规格下单班地板产量和生产线设备负荷率 下载原表 3 结果分析3.1 进料间隔对单班产能和产品质量的影响地板榫槽加工工段采用了进料器自动进料, 在榫槽加工过程中可以做到地板坯料的连续进给, 但设备负荷率仅为 41%52%, 远未达到满负荷加工的水平, 随着地板坯料规格尺寸增大, 设备的负荷率会有所增加, 这意味着地板榫槽加工时, 同一批次的地板坯料之间可以做到无间隔进料, 但每个批次之间上料仍然存在间隔;而且加工机械的停机、上料间隔和机械空运转时间对单班产量均有显著影响, 对产品质量也有明显影响, 因为进料不连续出现的间隔非常容易引起高速切削时地板坯料的末端劈裂, 造成外观质量不合格。地板表面涂饰工段进料间隔对产品合格率和单班产量的影响如图 1、图 2 所示, 虽然影响不是很显著, 但总体上是随进料间隔的增大, 产品的合格率呈下降趋势;随着进料间隔的增大, 地板表面涂饰工段单班产量也有明显下降, 而且地板长度尺寸越小, 单班产量下降幅度越大。图 1 地板涂饰工段进料间隔与产品合格率的关系 下载原图图 2 地板涂饰工段进料间隔与单班产量的关系 下载原图3.2 进料速度对单班产能和产品质量的影响地板榫槽加工工段的单班产量与设备加工时的进料速度呈正比关系, 在地板坯料宽度尺寸相同的条件下, 进料速度越快, 单班产量越高。但地板榫槽加工包括地板坯料纵向切削和横向切削两道工序, 单班产量计算是以地板坯料纵向进料速度为基准11-12, 横向进料速度则是根据地板坯料规格尺寸及纵向进料速度进行匹配, 即在相同纵向进料速度的条件下, 地板坯料长度尺寸越小, 横向进料速度越快, 在这样匹配的条件下, 相对较快的横向进料会有更大的可能造成地板横向榫槽加工的缺陷, 从而造成地板产品外观质量降等或出现不合格产品。榫槽加工工段地板坯料为 1 200 mm 时进料速度与产品合格率及平均合格率的关系如图 3 所示, 随着进料速度的提高, 产品合格率总体呈微弱下降的趋势。地板坯料规格为 750 mm×120 mm×10.5 mm、进料速度为 45 m/min 时, 出现了大面积尺寸超差和外观质量不合格的现象, 其属于被加工材料和机械调整出现失误的特例, 但在一定程度上也表明了材料选择和工艺技术控制对保障产品质量的重要性。图 3 榫槽加工工段地板坯料 1 200 mm 时进料速度与产品合格率及平均合格率的关系 下载原图榫槽加工工段地板坯料宽度 127 mm 时进料速度与单班产量的关系如图 4 所示, 在同一地板坯料规格的条件下, 随进料速度的提高, 榫槽加工工段的单班产量呈线性增加。图 4 榫槽加工工段地板坯料宽度 127 mm 时进料速度与单班产量的关系 下载原图涂饰工段进料速度与产品平均合格率的关系如图 5 所示, 在相同进料间隔的条件下, 随进料速度的提高, 地板表面涂饰工段同一坯料规格地板的平均产品合格率呈下降趋势。图 5 涂饰工段进料速度与产品平均合格率的关系 下载原图涂饰工段进料间隔 200 mm 进料速度与单班产量的关系如图 6 所示, 在相同进料间隔的条件下, 随着进料速度的提高, 表面涂饰工段同一坯料规格地板的单班产量呈线性增加的趋势13。不同规格地板之间的单班产量差异主要取决于沿涂饰线进料带宽度方向同时进料的数量, 即地板对涂饰线进料带的覆盖比例, 这里的 2 200 mm×240 mm 地板和 600 mm×127 mm 地板的单班产量差别不大, 表明两种地板占据的涂饰区面积几乎相等, 填充系数一致。因为 2 200 mm×240 mm 地板只能同时进给 2 条, 而 600 mm×127 mm 地板最多时可以同时进给 5 条。图 6 涂饰工段进料间隔 200mm 进料速度与单班产量的关系 下载原图3.3 坯料规格对单班产能和产品质量的影响榫槽加工工段地板坯料规格对产品合格率的影响无规律可循, 即地板坯料规格对产品合格率的影响是无序的。榫槽加工工段不同规格地板坯料与单班产量的关系 (进料速度 60 m/min) 如图 7 所示, 在相同进料速度的条件下, 地板榫槽加工工段的单班产量随坯料宽度尺寸的增加而增大。由表 3 可知, 坯料宽度尺寸越大, 加工设备的负荷率越高, 则设备利用率高, 生产效率高。图 7 榫槽加工工段不同规格地板坯料与单班产量的关系 (进料速度 60 m/min.) 下载原图涂饰工段地板坯料规格与产品平均合格率的关系如图 8 所示, 在地板表面涂饰工段选取的三种规格地板坯料中, 不同进料速度条件下, 1 200 mm×120 mm 的地板坯料加工出的地板成品合格率相对最低, 为 97.3%, 其余两种规格地板成品的合格率相差不大。同规格地板中加工的进料速度越大, 则产品合格率越低, 其与上述进料速度影响的分析相吻合。图 8 涂饰工段地板坯料规格与产品平均合格率的关系 下载原图涂饰工段不同规格地板坯料与单班产量的关系 (间隔 200 mm) 如图 9 所示, 在地板表面涂饰工段选取的三种规格地板坯料中, 1 200 mm×120 mm 规格的地板在三种进料速度中的平均单班产量最高, 说明此规格地板在辊涂线上的进料填充系数最高。与 600 mm×127 mm 的坯料相比, 进料时沿进料方向上