Точность формирования прямоугольных шипов способом торцового прессования без базирующей оснастки. C. 174–189

УДК

674.028.9+674.049.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2026-1-174-189

Аннотация

Представлен анализ экспериментальных данных по определению точности изготовления элементов шиповых соединений в заготовках из сосны, полученных способом торцового прессования без применения базирующе-обжимной оснастки. В качестве формообразующего инструмента использовался специализированный пуансон из стали 45 с геометрическими параметрами: толщина шипов – 2,2 мм, ширина проушин – 2,0 мм, высота – 10 мм. Прессование выполнялось на гидравлическом прессе с усилием от 800 до 1100 кгс и скоростью от 1,5 до 2 мм/с. Цель исследования – экспериментальная оценка точности формирования прямоугольных шипов, полученных холодным торцовым прессованием, для определения ее соответствия требованиям, предъявляемым к заготовкам для последующего сращивания по длине. Измерены толщины шипов и ширины проушин на 18 заготовках. Шипы и проушины условно подразделили на 2 группы: находящиеся в крайних зонах ближе к боковым кромкам заготовки и находящиеся в центральной зоне. Для оценки влияния расположения элементов относительно кромок на отклонение их размеров проведен 1-факторный дисперсионный анализ (ANOVA) в MS Excel. Определено, что точность ширины проушин и толщины шипов соответствует 11–12 квалитетам, однако крайние правые элементы имеют отклонения до 14 квалитетов. Положение проушин относительно кромки заготовки статистически значимо воздействует на точность, тогда как для шипов данная гипотеза не подтвердилась. Спрогнозирована точность формирования шипов торцовым прессованием: 95 % элементов шипового соединения будут соответствовать полям допусков JS13 для проушин и js13 для шипов. Для повышения точности изготовления элементов шипового соединения необходимо внедрение обжимной оснастки для компенсации перекосов и отжима крайних шипов, а также коррекция базирования заготовок направляющими элементами оснастки.

Сведения об авторах

Я.Д. Ведерников^1*, аспирант; ResearcherID: NYT-2403-2025,
ORCID: https://orcid.org/0009-0002-6839-5152
О.А. Рублева¹, д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: Q-7239-2017,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0756-6130
Е.С. Васильева¹, аспирант; ResearcherID: NZN-4596-2025,
ORCID: https://orcid.org/0009-0004-7664-0538
Е.Е. Шишкина², д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-6021-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2584-4897
А.Г. Гороховский², д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-6030-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8847-8217

¹Вятский государственный университет, ул. Московская, д. 36, г. Киров, Россия, 610000; vedernikov@vyatsu.ru*, rubleva@vyatsu.ru, es_vasilieva@vyatsu.ru
²Уральский государственный лесотехнический университет, ул. Сибирский тракт, д. 37, г. Екатеринбург, Россия, 620100; elenashishkina@yandex.ru, goralegr@yandex.ru

Ключевые слова

древесина сосны, шиповое соединение, холодное торцовое прессование, точность обработки, дисперсионный анализ, квалитеты точности, штамповая оснастка

Для цитирования

Ведерников Я.Д., Рублева О.А., Васильева Е.С., Шишкина Е.Е., Гороховский А.Г. Точность формирования прямоугольных шипов способом торцового прессования без базирующей оснастки // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 1. С. 174–189. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-1-174-189

Литература

1. Барташевич А.А., Трофимов С.П. Конструирование мебели. Минск: Соврем. шк., 2006. 336 с.
2. Бендерук Т.Г., Задраускайте Н.О., Рудная Н.С. Роль склеивания древесины // World science: problems and innovations: сб. ст. LVI Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Наука и Просвещение, 2021. С. 59–61.
3. Ведерников Я.Д., Рублева О.А. Обоснование конструктивных параметров станочного приспособления для торцового прессования древесины // Эффективный ответ на современные вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий: социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: материалы XIV Междунар. науч.-техн. конф. Екатеринбург: Уральск. гос. лесотехн. унт, 2023. С. 305–311.
4. Ведерников Я.Д., Рублева О.А., Васильева Е.С. Обоснование конструктивных особенностей устройства для пластического деформирования древесины // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века: материалы XIX Междунар. евразийск. симп. Екатеринбург: Уральск. гос. лесотехн. ун-т, 2024. С. 43–48.
5. Волынский В.Н. Технология клееных материалов. СПб.: Профикс, 2008. 392 с.
6. Гайдук С.С. Склеивание древесины различных пород // Лесная инженерия, материаловедение и дизайн: материалы 86-й науч.-техн. конф. проф.-препод. состава, науч. сотр. и аспирантов (с междунар. участием). Минск: Белорус. гос. технол. ун-т, 2022. С. 240–242.
7. Гороховский А.Г., Рублева О.А. Анализ современных требований по выбору посадок для клеевых соединений по длине на прямоугольные шипы // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: материалы XVI Междунар. науч.-техн. конф. Вологда: Вологодск. гос. ун-тет, 2019. С. 135–138.
8. Жуков В.П. Технология склеивания древесины. Воронеж: ВГЛТИ, 1981. 79 с.
9. Куликов И.В. Основы взаимозаменяемости и технические измерения в деревообработке. М.: Лесн. пром-сть, 1966. 375 с.
10. Патент No 2471614 РФ. Способ формирования элементов шиповых соединений деревянных заготовок: No 2011116271/13: заявл. 25.04.2011; опубл. 10.01.2013 / О.А. Рублева.
11. Патент No 2834044 C1 РФ, МПК B27M 1/02. Устройство для прессования прямоугольных шипов в торцах деревянных заготовок: заявл. 03.10.2024: опубл. 03.02.2025 / О.А. Рублева, Я.Д. Ведерников.
12. Пластинин С.Н. Производство клееной продукции на лесопильных предприятиях. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 48 с.
13. Рублева О.А. Формирование прямоугольных шипов способом торцового прессования // Лесотехн. журн. 2013. No 4 (вып. 12). С. 126–133. https://doi.org/10.12737/2191
14. Рублева О.А. Опыт применения штампового инструмента для формирования прямоугольных проушин и шипов // Деревообраб. пром-сть. 2020. No 2. С. 27–34.
15. Рублева О.А. Технология формирования клеевых соединений на прессованные шипы // Деревообраб. пром-сть. 2020. No 3. С. 19–26.
16. Рублева О.А., Гороховский А.Г. Прочность склеивания древесины по длине на прямоугольные шипы // Хвойн. бореал. зоны. 2019. Т. 37, No 5. С. 358–366.
17. Рублева О.А., Гороховский А.Г. Экспериментальная оценка прочности склеивания древесины по длине на прямоугольные прессованные шипы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. No 3. С. 128–142. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-3-128-142
18. Рублева О.А., Гороховский А.Г., Шишкина Е.Е., Васильева Е.С., Ведерников Я.Д. Оценка влияния геометрических параметров прямоугольных шипов и расхода клея на прочность склеивания древесины по длине // Деревообраб. пром-сть. 2024. No 4. С. 11–23.
19. Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 224 с.
20. Чубинский А.Н. Формирование клеевых соединений древесины. СПб.: СПбГУ, 1992. 164 с.
21. Zakiah Ahmad, Wei Chen Lum, Seng Hua Lee, Mohd Azran Razlan, Wan Hazira Wan Mohamad. Mechanical Properties of Finger Jointed Beams Fabricated from Eight Malaysian Hardwood Species. Construction and Building Materials, 2017, vol. 145, pp. 464–473. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.016
22. Aicher S., Radovic B. Investigations on the Influence of Finger-Joint Geometry on Tension Strength of Finger-Jointed Glulam Lamellas. Holz als Roh- und Werkstoff, 1999, vol. 57, no. 1, pp. 1–11.
23. Ayarkwa J., Hirashima Y., Sasaki Y., Yamasaki M. Influence of Finger-Joint Geometry and End Pressure on Tensile Properties of Three Finger-Jointed Tropical African Hardwoods. Southern African Forestry Journal, 2000, vol. 188, no. 1, pp. 37–49.
24. Barboutis I., Vasileiou V. Strength of Fingerjointed Beech Wood (Fagus sylvatica) Constructed with Small Finger Lengths and Bonded with PU and PVAC Adhesives. PROLigno, 2013, vol. 9, no. 4, pp. 359–364.
25. Derikvand M., Pangh H., Ebrahimi G. Experimental Shape Optimization of Floating-Tenon Connections. The 27th International Conference Research for Furniture Industry, 2015, pp. 39–47.
26. Džinčić I., Živanić D. The Influence of Fit on the Distribution of Glue in Oval Tenon/Mortise Joint. Wood Research, 2014, vol. 59, no. 2, pp. 297–302.
27. Jokerst R.W. Finger-Jointed Wood Products. Research Paper FPL 382. Forest Products Laboratory, 1981. 26 p.
28. Hu W.G., Fu W.L., Guan H.Y. Optimal Design of Stretchers Positions of Mortise and Tenon Joint Chair. Wood research, 2018, vol. 63, no. 3, pp. 505–516.
29. Lara-Bocanegra A.J., Majano-Majano A., Crespo J., Guaita M. Finger-Jointed Eucalyptus Globulus with 1C-PUR Adhesive for High Performance Engineered Laminated Products. Construction and Building Materials, 2017, vol. 135, pp. 529–537. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.004
30. Lee S.J., Eom C.D., Kim K.M. Structural Performance of Finger-Jointed Lumber with Different Joint Configurations. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 2011, vol. 39, no. 2, pp. 172–178.
31. Likos E., Haviarova E., Eckelman C.A., Erdil Y.Z., Ozcifci A. Effect of Tenon Geometry, Grain Orientation, and Shoulder on Bending Moment Capacity and Moment Rotation Characteristics of Mortise and Tenon Joints. Wood and Fiber Science, 2012, vol. 44, iss. 4, pp. 462–469.
32. Muthumala C.K., De Silva S., Alwis P.L.A.G., Arunakumara I.K.K.U., Marikar F.M.M.T. Assessment of Quality Parameters of Finger-Jointed Timber Products: A Review. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry Wood Industry Agricultural Food Engineering, 2025, pp. 65–82. https://doi.org/10.31926/but.fwiafe.2025.18.67.1.5
33. Özçifçi A., Yapıcı F. Structural Performance of the Finger-Jointed Strength of Some Wood Species with Different Joint Configurations. Construction and Building Materials, 2008, vol. 22, no. 7, pp. 1543–1550. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.03.020
34. Prekrat S., Smardzewski J. Effect of Glueline Shape on Strength of Mortise and Tenon Joint. Drvna industrija, 2010, vol. 61, no. 4, pp. 223–228.
35. Ratnasingam J., Scholz F. Optimization of Fingerjointing in Rubberwood Processing. European Journal of Wood and Wood Products, 2009, vol. 67, no. 2, pp. 241– 242. https://doi.org/10.1007/s00107-008-0295-8
36. Ryu H.S., Ahn S.Y., Park H.M., Byeon H.S., Kim J.M. Effect of Distance between Finger Tip and Root Width on Compressive Strength Performance of Finger-Jointed Timber. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 2004, vol. 32, iss. 4, pp. 66–73.
37. Tankut N. The Effect of Adhesive Type and Bond Line Thickness on the Strength of Mortise and Tenon Joints. International journal of adhesion and adhesives, 2007, vol. 27, iss. 6, pp. 493–498. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2006.07.003
38. Tran V.D., Oudjene M., Méausoone P.J. FE Analysis and Geometrical Optimization of Timber Beech Finger-Joint under Bending Test. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2014, vol. 52, pp. 40–47. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2014.03.007
39. Vassiliou V., Barboutis I., Ajdinaj D., Thoma H. PVAc Bonding of Fingerjointed Beech Wood Originated from Albania and Greece. Wood Science and Engineering in the third millennium – ICWSE: Proceedings of the International Conference, Brasov, Romania, 2009, pp. 715–721.
40. Vrazel M., Sellers Jr.T. The Effects of Species, Adhesive Type, and Cure Temperature on the Strength and Durability of a Structural Finger-Joint. Forest products journal, 2004, vol. 54, iss. 3, pp. 66–76.