Точность формирования прямоугольных шипов способом торцового прессования без базирующей оснастки

Я.Д. Ведерников; О.А. Рублева; Е.С. Васильева; Е.Е. Шишкина; А.Г. Гороховский

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

Авторы

Я.Д. Ведерников Вятский государственный университет https://orcid.org/0009-0002-6839-5152
О.А. Рублева Вятский государственный университет https://orcid.org/0000-0003-0756-6130
Е.С. Васильева Вятский государственный университет https://orcid.org/0009-0004-7664-0538
Е.Е. Шишкина Уральский государственный лесотехнический университет https://orcid.org/0000-0002-2584-4897
А.Г. Гороховский Уральский государственный лесотехнический университет https://orcid.org/0000-0001-8847-8217

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-1-174-189

Ключевые слова:

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

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.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Я.Д. Ведерников, Вятский государственный университет

аспирант; ResearcherID: NYT-2403-2025

О.А. Рублева, Вятский государственный университет

д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: Q-7239-2017

Е.С. Васильева, Вятский государственный университет

аспирант; ResearcherID: NZN-4596-2025

Е.Е. Шишкина, Уральский государственный лесотехнический университет

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-6021-2018

А.Г. Гороховский, Уральский государственный лесотехнический университет

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-6030-2018

Библиографические ссылки

Барташевич А.А., Трофимов С.П. Конструирование мебели. Минск: Соврем. шк., 2006. 336 с. Bartashevich A.A., Trofimov S.P. Furniture Construction. Minsk, Sovremennaya shkola Publ., 2006. 336 p. (In Russ.).

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. Benderuk T.G., Zadrauskaite N.O., Rudnaya N.S. The Role of Wood Bonding. World Science: Problems and Innovations: Proceedings of the LVI International Scientific-Practical Conference. Penza: Nauka i Prosveshchenie Publ., 2021, pp. 59–61. (In Russ.).

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. Vedernikov Ya.D., Rubleva O.A. Justification of Design Parameters of Machine Devices for Pressing Wood in Longitudinal Direction. Effective Response to Modern Challenges Taking into Account the Interaction of Man and Nature, Man and Technology: Socio-Economic and Environmental Problems of the Forest Complex: Proceedings of the XIV International Scientific and Technical Conference. Yekaterinburg: Ural State Forest Engineering University Publ., 2023, pp. 305–311. (In Russ.).

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. Vedernikov Ya.D., Rubleva O.A., Vasilieva E.S. Justification of the design features of the device for plastic deformation of wood. Woodworking: Technologies, Equipment, Management of the XXI Century: Proceedings of the XIX International Eurasian Symposium. Yekaterinburg: Ural State Forest Engineering University Publ., 2024, pp. 43–48. (In Russ.).

Волынский В.Н. Технология клееных материалов. СПб.: Профикс, 2008. 392 с. Volynskiy V.N. Technology of Glued Materials. Saint Petersburg, Profiks Publ., 2008. 392 p. (In Russ.).

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. Gayduk S.S. Gluing of Various Wood Species. Forest Engineering, Materials Science and Design: Proceedings of the 86th Scientific and Technical Conference of Teaching Staff, Researchers and Graduate Students (with international participation). Minsk: Belarusian State Technological University Publ., 2022, pp. 240–242. (In Russ.).

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. Gorokhovskiy A.G., Rubleva O.A. Analysis of Modern Requirements for Selecting Fits for Adhesive Joints with Rectangular Tenons. Current Problems of Forest Sector Development: Proceedings of the XVI International Scientific and Technical Conference. Vologda: Vologda State University Publ., 2019, pp. 135–138. (In Russ.).

Жуков В.П. Технология склеивания древесины. Воронеж: ВГЛТИ, 1981. 79 с. Zhukov V.P. Wood Gluing Technology. Voronezh, VGLTI Publ., 1981. 79 p. (In Russ.).

Куликов И.В. Основы взаимозаменяемости и технические измерения в деревообработке. М.: Лесн. пром-сть, 1966. 375 с. Kulikov I.V. Fundamentals of Interchangeability and Technical Measurements in Woodworking. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1966. 375 p. (In Russ.).

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. Rubleva O.A. Method of Forming Finger Joints in Wood Blanks. Patent RF no. RU 2471614 C1, 2013. (In Russ.).

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. Rubleva O.A., Vedernikov Y.D. Device for Pressing Rectangular Tenons in Ends of Wooden Workpieces. Patent No. 2834044 C1 RF, IPC B27M 1/02.2025. (In Russ.).

Пластинин С.Н. Производство клееной продукции на лесопильных предприятиях. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 48 с. Plastinin S.N. Manufacturing of Glued Products at Sawmills. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1983. 48 p. (In Russ.).

Рублева О.А. Формирование прямоугольных шипов способом торцового прессования // Лесотехн. журн. 2013. No 4 (вып. 12). С. 126–133. Rubleva O.A. Formation of Rectangular Tenons by Mechanical Pressing Method. Lesotekhnicheskiy zhurnal = Forestry Engineering Journal, 2013, no. 4 (12), pp. 126–133. (In Russ.). https://doi.org/10.12737/2191

Рублева О.А. Опыт применения штампового инструмента для формирования прямоугольных проушин и шипов // Деревообраб. пром-сть. 2020. No 2. С. 27–34. Rubleva O.A. Experience of Using Punching Tool for Shaping Rectangular Mortises and Tenons. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’ = Woodworking Industry, 2020, no. 2, pp. 27–34. (In Russ.).

Рублева О.А. Технология формирования клеевых соединений на прессованные шипы // Деревообраб. пром-сть. 2020. No 3. С. 19–26. Rubleva O.A. Technology of Joints Forming with Pressed Tenons. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’ = Woodworking Industry, 2020, no. 3, pp. 19–26. (In Russ.).

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. Rubleva O.A., Gorokhovskiy A.G. Strength of End Joints with Rectangular Fingers. Khvoynye boreal’noy zony = Conifers of the Boreal Zone, 2019, vol. 37, no. 5, pp. 358–366. (In Russ.).

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. Rubleva O.A., Gorokhovsky A.G. Experimental Evaluation of Strength of End Joints with Rectangular Pressed Fingers. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2020, no. 3, pp. 128–142. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-3-128-142

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. Rubleva O.A., Gorokhovsky A.G., Shishkina E.E., Vasilyeva E.S., Vedernikov Ya.D. Evaluation of the Effect of Geometric Parameters of Rectangular Tenons and Glue Consumption on the Strength of End Joints. Derevoobrabativaushaya promishlennost’= Woodworking industry, 2024, no. 4, pp. 11–23. (In Russ.).

Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 224 с. Freydin A.S., Vuba K.T. Prediction of the Properties of Adhesive Wood Joints. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1980. 224 p. (In Russ.).

Чубинский А.Н. Формирование клеевых соединений древесины. СПб.: СПбГУ, 1992. 164 с. Chubinskiy A.N. Formation of Adhesive Joints of Wood. St. Petersburg, SPbGU Publ., 1992. 164 p. (In Russ.).

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

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.

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.

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.

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.

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.

Jokerst R.W. Finger-Jointed Wood Products. Research Paper FPL 382. Forest Products Laboratory, 1981. 26 p.

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.

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

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.

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.

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

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

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.

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

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.

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

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

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.

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.