Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины.

Урок технологии

Тема: Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины. Угловые, серединные и ящичные шиповые соединение, их элементы и конструктивные особенности.

Раздел программы: «Технологии создания изделий из древесных и поделочных материалов на основе конструкторской и технологической документации».

Класс: 7.

Цели урока:

1) Образовательная: сформировать знания о шиповых соединениях и соединениях на шкантах и нагелях.

2) Развивающая: способствовать развитию у учащихся умению выбора соединения.

3) Воспитывающая: продолжить формирование осознанной потребности в труде.

Задачи урока:

1) Рассказать учащимся о способы соединения деталей.

2) Объяснить и продемонстрировать область применения шипового и шкантового соединения деталей.

3) Объяснить, как рассчитывается соединение.

Оснащение урока:

1) Материально-техническая база: Образцы соединения деталей шипами и шкантами.

2) Дидактическое обеспечение урока:

- Технология 7 класс. Тищенко А.Т., Самородский А.Т., Симоненко В.Д. – Брянск 1996 г.

Методы обучения:

- словесные методы (объяснение, беседа);

- наглядные методы (демонстрация наглядных пособий).

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Структура урока:

1. Организационные моменты (2 мин);

2. Актуализация опорных знаний (6 мин);

3. Изложение учебного материала (30 мин);

4. Постановка домашнего задания (2 мин).

Ход урока:

1) Организационные моменты:

- приветствие учащихся;

- проверки явки учащихся;

- настройка учащихся на работу;

- сообщение темы и цели урока.

2) Актуализация опорных знаний:

Давайте вспомним, какими способами можно соединить детали из древесины (шурупами, гвоздями, болтами, склейкой). Где можно встретить данные виды соединений?

3) Изложение учебного материала:

Тема нашего урока: «Виды и способы соединений деталей в изделиях из древесины. Угловые, серединные и ящичные шиповые соединение, их элементы и конструктивные особенности».

Простейшее столярное соединение можно представить как соединение шипа в гнездо или в проушину (рисунок 11). Шип — это выступ на торце бруска (рисунок 11), гнездо — отверстие, в которое заходит шип. Шиповые соединения делятся на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные.

В практике столяров-любителей очень часто встречаются угловые концевые соединения. Для расчета элементов угловых концевых (рисунок 13) и угловых серединных соединений (рисунок 14) используют данные таблицы 4.

Пусть необходимо рассчитать соединение на «ус» со вставным сквозным плоским шипом (УК-11). Толщина соединяемого бруска известна (пусть s₀ = 25 мм). Тогда, взяв этот размер за основу, определяем размер s₁. Согласно данным таблицы 3, s₁ =0,4 мм, s₀ = 10 мм.

Возьмем соединение УК-8. Пусть диаметр нагеля будет 6 мм, тогда l (выбираем среднее значение — 4d) составляет 24 мм, а l₁ = 27 мм. Соединения нагелями делают симметрично друг к другу и по отношению к плоскости детали, поэтому, согласно (рисунок 14, з), расстояние от центра отверстия под нижний нагель до центра отверстия под верхний нагель будет не менее 2d, или 12 мм; такое же расстояние и от центра отверстия нагеля до конца соединяемой детали.

На рисунке 14 показаны схемы угловых серединных (тавровых) соединений, для которых при расчете необходимо соблюдать следующие основные размеры шипов и других элементов:

В соединениях УС-1 и УС-2 допускается применение двойного шипа, при этом

s₁ = 0,2s₀, (3)

где s₁- ширина шипа, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

l₁ = (0,3…0,8) B, (4)

где l₁ – глубина шипа, в мм;

В – высота детали, в мм.

l₂ = (0,2…0,3) В₁, (5)

где l₂ – глубина шипа, в мм;

В₂ – высота детали, в мм.

В соединении УС-3

s₁ = 0,4s₀, (6)

где s₁- ширина шипа, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

s₂ = 0,5 (s₀ — s₁). (7)

где s₁- ширина шипа, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

В соединении УС-4

s₁ = s₃ = 0,2s₀, (8)

где s₁- ширина шипа, в мм;

s₃- ширина проушины, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

s₂ = 0,5 Х [ s₀ — (2s₁ + s₃)], (9)

где s₁- ширина шипа, в мм;

s₃- ширина проушины, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

В соединении УС-5

s₁ = (0,4…0,5)s₀, (10)

где s₁- ширина шипа, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

l = (0,3… 0,8)s₀, (11)

где l – глубина шипа, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

s₂ = 0,5 (s₀—s₁), (12)

где s₂- ширина проушины, в мм;

s₁- ширина шипа, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

b ≥ 2 мм.

В соединении УС-6

l = (0,3… 0,5)s₀, (13)

где l – глубина шипа, в мм;

s₀ – ширина детали, в мм.

b ≥ 1 мм.

В соединении УС-7

d = 0,4 при l₁ l на 2… 3 мм;

В соединении УС-8

l = (0,3…0,5) B₁, s₁ = 0,85s₀.

Таблица 4 – Размеры шипов и других элементов угловых концевых

соединений

Соединения	s1	s2	s3	l
1	2	3	4	5
УК-1	0,4s0	0,5 (s0 - s1)	—	—
УК-2	0,2s0	0,5 [s0 - (2s1 + s3)]	0,2s0	—
УК-3	0,1s0	0,5 [s0 - (3s1 + 2s3)]	0,14s0	—
УК-4	0,4s0	0,5 (s0 - s1)	—	(0,5…0,8)В

Окончание таблицы 4

УК-5	0,4s0	0,5 (s0 - s1)	—	0,5В
УК-6	0,4s0	0,5 (s0 - s1)	—	(0,5…0,8)B
УК-7	—	0,5 (s0 - s1)	—	—
УК-8	—	—	—	(2,5…6)d
УК-9	—	—	—	(2,5…6)d
УК-10	0,4s0	—	—	(1…1,2)B
УК-11	0.4s0	—	—	—
Соединения	l1	h	b	d
УК-1	—	—	—	—
УК-2	—	—	—	—
УК-3	—	—	—	—
УК-4	(0,6…0,3)l	0,7B1	≥ 2 мм	—
УК-5	—	0,6B1	—	—
УК-6	—	0,7B1	≥ 2 мм	—
УК-7	—	0,6B1	—	—
УК-8	l1 l на 2…3 мм	—	—
УК-9	l1 l на 2…3 мм	—	—
УК-10	—	—	0,75B	—
УК-11	—	—	—	—

Примечание. Размеры s₀, B и B₁, известны в каждом конкретном случае.

Часто пользуются способом соединения в шкант (нагель). Шкант — это цилиндрическая палочка из березы, дуба и т. д. Она ровно выточена и забивается в заранее просверленные отверстия — каналы, предварительно смазанные клеем. Отверстия под шканты делают в обеих деталях сразу. Шкант должен входить в отверстие туго, при помощи ударов киянки. Сверло для подготовки отверстий должно соответствовать размерам шканта. Для уменьшения диаметра шканта применяют шлифование наждачной бумагой или драчевым напильником (риски делают не поперек, а вдоль шканта).

При выборе соединения необходимо учитывать, характер и величину нагрузки, а также то, как соединение будет сопротивляться нагрузке.

а — в гнездо; б — в проушину; 1 — шип; 2 — гнездо, проушина

Рисунок 11 - Простейшие шиповые соединения

В угловых ящичных соединениях шипы повторяются многократно. В основном применяются три вида таких соединений: на шип прямой открытый (рисунок 12, а); на шип открытый «ласточкин хвост» (рисунок 12, д); на открытый круглый вставной шип — нагель (рисунок 12, з).

Из сравнения сопротивлений двух соединений (в полдерева с шурупом и в «ласточкин хвост») видно, что соединение в «ласточкин хвост» выдерживает нагрузку в три раза большую, чем соединение в полдерева с шурупом. Исходя из этого и ряда других примеров, можно сделать следующие выводы о целесообразности применения тех или иных соединений: столярная вязка должна быть выбрана в соответствии с величиной и направлением нагрузки на соединение;

а — одинарный; б — двойной; в — многократный;

г — круглый; д — «ласточкин хвост»; е — односторонний «ласточкин хвост»; ж, з — зубчатые.

Рисунок 12 - Виды шипов

нагрузка должна восприниматься непосредственно самой конструкцией изделия (дополнительными креплениями могут быть шуруп, металлический угольник, шкант и т. д.); вязка с зазорами не допускается.

Склеивание следует производить только подготовленными поверхностями: чем шероховатее, например, поверхность шканта, тем надежнее он склеится с массивом.

а — на шип открытый сквозной одинарный — УК-1; б — на шил открытый сквозной двойной — УК-2; в — на шил открытый сквозной тройной — УК-3; г — на шил с полупотемном насквозной — УК-4; д — на шил с полупотемном сквозной УК-5; е — на шил с потомком несквозной — УК-6; ж — на шип с потомком сквозной — УК-7; з — на шипы круглые вставные, несквозные и сквозные — УК-8; и — на «ус» со вставным несквозмым круглым шипом — УК-9; к — на «ус» со вставным носкаоэным плоским шипом — УК-10; л — на «ус» со вставным сквозным  плоским шипом — УК-11.

Рисунок 13 - Угловые концевые соединения

:

а — на шип одинарный несквозной — УС-1; б — на шил одинарный несквозной в паз — УС-2; в — на шип одинарный сквозной — УС-3; г — на шип двойной сквозной — УС-4; д - в паз и гребень несквозной - УС-5;

е — в паз несквозной — УС-6; ж — на шипы круглые вставные несквозные — УС-7; з — на шип «ласточкин хвост» несквозной — УС-8.

Рисунок 14 - Угловые серединные соединения

Более простым, чем шиповое, но менее прочным является соединение деревянных деталей шкантами (рисунок 15). Шканты - это круглые, вставляемые в отверстия двух соединяемых деталей круглые вставки.

Соединяемые шкантами поверхности двух деталей должны быть точно подогнаны друг к другу, а отверстия под шипы просверлены точно друг напротив друга, т.е. соосно.

Рисунок 15 - Соединение деталей шкантами

Диаметр шканта должен составлять 0,4 толщины соединяемых деталей. Под шканты сверлят отверстия сверлами того же диаметра, что и диаметр шканта на глубину 0,5 длины шканта плюс 2...3 мм.

Расстояние от торца детали до центра отверстия под шканты должно быть не менее двух диаметров шканта.

Самой ответственной операцией является сверление отверстий под шканты в двух деталях. Центры отверстий под шканты обычно размечают с помощью рейсмуса и столярного угольника. На рисунке 16 представлена последовательность сборки деталей шкантами.

а - разметка; б - высверливание отверстий на торце; в - разметка, высверливание отверстий на пласти и соединение

Рисунок 16 - Последовательность сборки деталей шкантами

Перед соединением деталей шканты намазывают клеем, вставляют их в отверстия и детали соединяют, прижав их на время склеивания, например, клиньями на крышке верстака.

Соединение деталей шурупами в нагель.

Чтобы соединить детали под углом шурупами, у торца в древесине просверливают отверстие и забивают в него нагель, намазанный клеем (рисунок 17). Сущность соединения состоит в том, что шурупы слабо соединяются в торец детали, но прочно ввинчиваются в нагель.

Рисунок 17 - Соединение деталей шурупами в нагель

4) Постановка домашнего задания:

Параграф §7, 8, 9 из учебника страница 37 – 47, прочитать и ответить на контрольные вопросы, в рабочей тетради. Написать в тетрадь, как минимум три изделия соединенные шкантами и шиповым соединением. Рассчитать размеры шипового соединения для досок сечением: 20*100 мм (1 вариант), 40*250 (2 вариант).