Шиповое соединение деталей. Как самому сделать качественное шиповое соединение в деревянной мебели

Муниципальная бюджетное общеобразовательное учреждение

Гимназия №19 города Орла

Открытый урок на тему:

« Виды шиповых соединений»

7-й класс

Выполнил:

учитель технологии

МосинС.Е.

г.Орёл

"Шиповые столярные соединения"

Цели:

Познакомить учащихся с шиповым способом соединения деталей изделий из древесины;

Совершенствовать эстетическое воспитание учащихся;

Способствовать развитию технического мышления.

Тип урока:

Комбинированный (освоение новых знаний, обобщение и систематизация изученного).

Методы обучения:

Устный опрос, рассказ, демонстрация наглядных пособий (использование презентации выполненной в программе PowerPoint), практическая работа.

Ход урока:

I. Организационно-подготовительная часть

Приветствие учителя, контроль посещаемости, проверка готовности учащихся к уроку, сообщение темы и целей урока.

II. Теоретическая часть

Повторение пройденного материала:

Вопросы:

Как затачивают стамески, долота и ножи для стругов?

Что называют доводкой и правкой лезвия?

Для чего нужна прифуговка зубьев пил?

Как затачивают зубья пил для поперечной распиловки?

Как затачивают зубья пил для продольной и смешанной распиловки?

Как производят развод зубьев пил?

Как должна располагаться режущая кромка относительно подошвы струга?

Как настраивают и крепят нож на стругах с деревянной колодой?

Как настраивают и крепят нож на стругах с металлической колодой?

Для чего служит стружколоматель?

Как прочищают засорившийся леток?

Перечислите правила безопасности при очистки лотка.

Изложение нового материала:

Учитель свое объяснение сопровождает показом призентации.

План рассказа учителя:

Виды столярных соединений

Долбление проушин и гнезд. Сборка шипового соединения.

Основные виды столярных соединений

Столярные соединения бывают неразъемные и разъемные. К первым относятся соединения на гвоздях, ко вторым - на шурупах. На гвоздях и шурупах детали соединяют сравнительно быстро, но соединения не

обеспечивают высокой прочности.

Шиповые соединения деревянных изделий.

В клеевых соединениях различают элементы: шип, гнездо, проушину и др.

Шип - выступ на торце заготовки, соответствует размерам и профилю проушины или гнезда соединяемой заготовки.

Гнездо - отверстие (углубление) в заготовке, соответствует размерам и профилю шипа.

Проушина - гнездо на торце заготовки, открытое с двух или трех сторон.

В немецком языке слово "шифф" , переводится как "средняя часть чего-либо", термин " шип " как средняя часть соединения детали.

Из клеевых соединений распространены шиповые. Они разделяются на угловые концевые, угловые серединные и угловые ящичные. Выбор количества шипов на зависит от толщины соединяемых деталей. Бруски толщиной до 40 мм соединяют одинарным шипом, бруски толщиной 40..80 мм - двойными или тройными , бруски толщиной свыше 80 мм - тройными многократными .

Правила определения размеров шипов и проушин:

Размеры угловых концевых

и угловых серединных соединений определяют по формулам: S = 0.4 So ; S 1 = S 3 = 0.5( So - S 1)

Углового ящичного соединения:

S 1 = S 3 = 6,8,10,12,14,16 мм;

l = So; S2, не менее 0,3So

Изделия с шиповым соединением деталей изготавливают по сборным чертежам.

2. Разметка и запиливание шипов и проушин

Для получения шипов и проушин заготовку вначале надо разметить в продольном и поперечном направлениях. Размечают шипы и

проушины с обеих сторон заготовки. На той ее части, которую надо удалить, карандашом делают пометку (Х).

Сначала ведут поперечную разметку. Для этого длину шипа (проушины) откладывают с помощью линейки и карандаша от базового торца вдоль ребер. С помощью угольника отметки соединяют поперечными линиями по пластям и кромкам. Рассчитав ширину шипа (проушины), размечают ее рейсмусомпо торцу икромкам продольными линиями.

После разметки проушины и шипы запиливают, используя пилу с мелкими зубьями, заготовку закрепляют в заднем зажиме верстака с наклоном 50 и делают запил.

Затем ее выравнивают и продолжают продольное пиление.

Пропил ведут рядом с разметочной линией по удаляемой части, не заходя за линию поперечной разметки. Затем проводят поперечное спиливание участков древесины ("щечек") для получения шипа. "Щечки" спиливают поочередно сначала с одной стороны заготовки, затем - с другой.

На производстве шипы и проушины получают станочники шипорезного станка. Они должны хорошо знать свойства древесины, устройство станков, уметь выполнять все станочные операции, затачивать инструмент, настраивать станки.

Долбление проушин и гнезд

Долбление является обработкой древесины резанием резцом в вертикальном направлении.

Проушины и гнезда получают с помощью долот и стамесок.

Долото предназначено для долбления гнезд и проушин. По его ручке наносят удары киянкой. Для предохранения ручки от раскалывания на нее насаживают еще одно металлическое кольцо. Рабочая часть долота иметь форму клина с углом 35º.

Стамеска применяется для зачистки шипов, гнезд и проушин, срезания фасок, подрезки подгоняемых деталей. Рабочую часть стамески затачивают под углом 20°.

Термины " долото " и " стамеска " от немецкого языка переводятся как " долбящее железо ".

Долбят деталь на подкладной доске. Лезвие долота ставят параллельно линии поперечной разметки на расстоянии примерно 1 см от торца и фаской в сторону дна проушины.

Удерживая долото строго вертикально, по нему наносят удары киянкой. Затем отступают от торца на 5 -7 мм, ударяют по долоту и, наклонив его, подрезают и откалывают слой древесины.

Устанавливают долото у линии поперечной разметки. Гнездо долбят поочередно от обеих линий поперечной разметки.

На производстве механическое долбление древесины проводят станочники цепно-долбежных станков. Они выдалбливают продолговатые отверстия с помощью резцов движущейся долбежной цепи.

4. Сборка шипового соединения

Для сборки шипового соединения шипы и проушины подгоняют до

необходимого размера, подрезают стамеской и зачищают напильником.

Для обработки стамеской заготовку закрепляют на верстаке. Правой рукой нажимают на торец стамески, а левой обхватывают ее стержень и регулируют направление резания. Напильником зачищают боковые стенки и дно проушины. Соединение деталей будет прочным, если шип входит в проушину при несильном ударе киянкой или нажатии рукой. Киянкой следует ударять

не по шипу, а через подкладную доску.

П одогнав шиповое соединение, его разбирают для склеивания. Вначале шип и проушину смазывают клеем, выдерживают для впитывания клея в древесину, а затем соединяют.

Собрав и склеив изделие, пользуясь подкладными досками, его сжимают в углах струбцинами. В зависимости от вида клея изделие выдерживают в сжатом состоянии до 24 ч.

Шиповое соединение после сжатия строгают, чтобы убрать неровности на стыках. Строгают, закрепив изделие клиньями на верстаке, с двух сторон на полный размах рук полным движением рубанка.

Затем строгают кромки. Изделие закрепляют в переднем зажиме верстака с подкладной доской. Шиповые соединения строгают поочередно движением рубанка от края к центру соединенной детали.

Контролируют качество работы с помощью линейки и угольника.

На производстве шиповые соединения собирают сборщики изделий из древесины.

III. Практическая часть

Практическая работа "Шиповое соединение деталей изделия из древесины"

Организация рабочего места :

Учащиеся выполняют задание - каждый на своем рабочем месте.

Для выполнения работы понадобятся: верстак, заготовки, долото, стамеска, киянка, мелкозубая пила, измерительная линейка или штангенциркуль, клей, кисти, струбцины или тиски, напильник, шлифовальная шкурка.

Вводный инструктаж.

Задания:

1. Получите у учителя заготовки на изготовление рамки с шиповым соединением;

2. Рассчитайте размер шипа, толщины щечек проушины;

3. Составьте эскизы на шип и проушину с простановкой размеров;

4. По рассчитанным размерам разметьте шиповое соединение для изготовления рамки;

5. Запилите шипы и спилите "щечки";

6. Закрепите на верстаке с подкладной доской заготовки с запиленными проушинами и произведите долбление;

7. Проконтролируйте качество работы с помощью измерительной линейки или штангенциркуля;

8. Подгоните стамеской или напильником шипы и проушины до их плотного соединения;

9. Склейте шиповые соединения и зажмите их в струбцины, проверив равенство диагоналей рамки;

Зачистите выданные учителем склеенные шиповые соединения;

Правила техники безопасности:

1. Необходимо надежно закреплять заготовку на верстаке;

2. Работать следует только исправным и хорошо заточенным инструментом;

3. Не следует подрезать шипы и проушины стамеской и напильником, держа детали на коленях или в руке, а делать это нужно на верстаке в закрепленном положении;

4. Нельзя резать древесину стамеской в направлении руки, поддерживающей деталь, нужно двигать стамеску лезвием от себя;

5. Следует ударять киянкой точно вдоль оси долота;

6. Переносить долото (стамеску) можно только лезвием вниз;

7. По окончании работы долото (стамеску) нужно класть лезвием от себя. Нужно

проследить, чтобы лезвия не выступали за край крышки верстака;

Текущий инструктаж.

Самостоятельное выполнение учащимися задания. Текущие наблюдения учителя, контроль за соблюдением правил техники безопасности, ответы на возникающие вопросы в процессе работы, проверка правильности выполнения заданий.

Заключительный инструктаж.

Оценка результатов работы учащихся, выбор лучших работ учащихся, разбор допущенных ошибок и анализ причин, их вызвавших, разъяснение возможностей применения полученных знаний, умений и навыков в общественно полезном труде.

IV. Итоговая часть

Установка на следующий урок:

На следующем уроке продолжится знакомство с технологией обработки древесины.

Учащиеся получат знания о другом способе соединения деталей из древесины - шкантами и шурупами с нагелями.

Домашнее задание:

Повторить пройденный материал;

Уборка рабочих мест.

Презентация

Список используемой литературы:

1. Бобров, В.А. Справочник по деревообработке /Серия "Справочники", -Ростов н/Д:

Феникс,2003

2. Карабанов, И.А. Технология обработки древесины: учеб. Для учащихся 5-9 кл.

общеобразовательных учреждений.- М: Просвещение,1995.

3. Самородский, А.Е., Симоненко, В.Д., Тищенко, А.Т. Технология. Трудовое обучение: учебник для учащихся 7 кл (вариант для мальчиков) общеобразоват. Шк.

/ под ред. Е.С. Глозман, - М.: Мнемозина,2012.

4. «Мебель своими руками» Клятис Г. Я.

«Лесная промышленность» 1989г.

5. « Столярные работы» Л.Н. Крейндлин

М. Высшая школа 1982 г.

6. Технология. Индустриальные технологии: 6 класс:

учебник для учащихся общеобразовательных организаций

/ А.Т. Тищенко, В.Д Симоненко. - М: .Вентана- Граф, 2014 - 192 с.

При помощи шипов детали соединяют в длину, ширину и под углом.

Соединение концов деталей вполдерева . Такие соединения могут быть по длине, концевое и серединное.

Для изготовления древесину спиливают в местах сопряжения на толщины сопрягаемой детали. Длина элементов соединения по длине равна 2-2,5 толщинам соединяемых деталей. Элементы соединений крепят между собой склеиванием. Угловые концевые соединения (УК). Наибольшей простотой и высокой прочностью характеризуются соединения на открытые прямые сквозные шипы. Существенным недостатком этих соединений является что, что торцы их элементов видны на обеих сторонах детали, что ухудшает внешний вид. Поэтому такие соединения применяют в тех конструкциях, где возможно закрыть шипы накладными или соприкасающимися с ними деталями. Соединение на открытый сквозной одинарный шип (УК-1); толщины шипа (S1) и заплечика (S2) в этом соединении рассчитывают по следующим формулам(а) :S1 = 0,4S0; S2 = 0,5(S0 – S1), где S0 - толщина детали. Более прочными соединениями этой группы являются соединения на открытый сквозной двойной УК-2 (рис. б) и тройной УК-3 шипы (рис. в). Для выполнения таких соединений необходимы точные размеры и выпиливание элементов соединений. Соединения на шип с полупотёмком , (рис. г, д) имеют более сложную форму, и поэтому их сложнее изготовлять. Толщина шипов этих соединений рассчитывается аналогично толщине соединения УК-1.Данные соединения могут изготовляться с несквозным шипом УК-4 (рис. г) и сквозным шипом УК-5 (рис. д). По прочности соединения УК-4 и УК-5 уступают рассмотренным выше соединениям. Применяются в тех случаях, когда не требуется высокая прочность соединения и необходимо избежать порчи внешнего вида детали, сопряженной с торцом другой детали. Соединения на шип с потёмком (рис. ж, е) могут быть со сквозным УК-7 и несквозным УК-6 шипом. Толщину шипа и заплечиков определяют так же, как и в соединениях с полупотемком открытым сквозным одинарным шипом. Соединения на круглые вставные шипы (шканты) несколько уступают по прочности соединениям на прямые открытые шипы. Однако дают некоторую экономию древесины. Ранее шканты изготовлялись преимущественно из твердых лиственных пород древесины, но теперь широко применяют также шканты из пластмасс. Эти соединения характеризуются также простотой изготовления. Для этого необходимо высверлить отверстия необходимого диаметра, установить на клею шипы и выдержать под давлением находящиеся в сопряжении детали. Диаметр шканта в соединении на круглые вставные шипы рассчитывают по следующей формуле: d = 0,4S0. В соединении УК-9 допускается применение сквозных шипов (рис. и). Соединения на «ус» со вставным плоским шипом могут иметь сквозной (УК-11) и несквозной (УК-10) шипы (рис. к, л). Эти соединения характеризуются невысокой прочностью и более сложным изготовлением по сравнению с соединениями на круглые вставные шипы. Они обладают красивым внешним видом и обеспечивают однотонность при отделке (особенно несквозные). Толщину шипа соединений УК-10 и УК-11 определяют по формуле S1 = 0,4S0. Допускается соединение на «ус» двойным вставным шипом, при этом S1 = 0,2S0. Зубчатое соединение УК-12 – это новый вид соединения, элементы которого выполняют на станках.

Шипы и их виды.

Шипом называется выступ на детали, ширина которого меньше ширины самой детали. Шипы вставляются в гнезда. Гнездо должно обладать таким размером, чтобы шип плотно входил в него. Шип в то же время не может быть слишком толстым, так как при его вгонке в гнездо деталь может треснуть. Шип имеет длину, толщину и ширину. Длина шина - это расстояние от торца до заплечиков, толщина - расстояние между заплечиками или щечками, а ширина - поперечный размер щечки. Шипы бывают цельными и вставными.Цельные шипы изготовляют на концах деталей, подлежащих соединению. Цельные шипы бывают обычно плоскими. Вставные шипы могут быть плоскими и круглыми. По прочности соединений цельные и вставные шипы одинаковы. Шипы могут быть сквозными и глухими . Сквозной шип при соединении с проушиной или сквозным гнездом проходит через сопрягаемую деталь насквозь. Глухие шипы сопрягают с несквозными гнездами, глубина которых больше длины шипа не менее чем на 2 мм. Число, форма и размеры шипов существенным образом влияют на прочность соединения. По форме шипы могут быть круглыми, плоскими и трапециевидными. Грани трапециевидных и плоских шипов называют щечками. Заплечики - это срезанные части бруска, то есть та поверхность, над которой возвышается шип. Торцовая часть шипа называется торцом .

Шурупы и их виды.

Шуруп (винт от немецкого schraube) – это собственно усовершенствованный винт, который вкручивается в мягкий материал (дерево) и деформированием материала сам формирует резьбу, то есть является одним из 6 простейших механизмов и в зависимости от прилагаемой силы меняет направление или величину. Виды: универсальные шурупы - этот вид с успехом используется для самых разных поверхностей. Универсал употребляется в основном в бытовых работах – строительстве и ремонте. Частая резьба с потайной головкой, которая имеет шлиц под крестовую резьбу – отличительные черты таких шурупов. Универсальные шурупы изготавливаются с различными типами головок: потайной, полукруглой, цилиндрической, шестигранной, с крестообразным шлицом. Далее – шестигранные шурупы . Они изготавливаются из холоднокатаной стали и выпускаются с дюбелями. Очень прочны, применяются в сантехнике и работе с деревом. Рамные шурупы имеют резьбу по всему стержню; используются при изготовлении различных оконных рам и дверных проемов. Здесь дюбель применять не требуется. Шуруп кольцо сварной снабжен вместо головки стальным кольцом. Применяется не только в работе с деревом, но и бетоном, кирпичом. Выделяют круглые головки шурупов, овальные головки шурупов и плоские головки шурупов. Круглые головки шурупов просматриваются на поверхности материала в ввинченном состоянии и они более всего поддаются выкручиванию. Овальные головки шурупов вкручиваются заподлицо, но все равно головка немного высунута. Плоские головки шурупов в основном не видны и их называют потайными, так как при их ввинчивании, они становятся на один уровень с поверхностью.

Глава III ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СОЕДИНЕНИИ СТОЛЯРНЫХ ИЗДЕЛИИ

§ 11. Виды шипов для соединения столярных изделий. Шиповые соединения древесины.

Бруски столярных изделий соединяют между собой посредством шипового соединения, состоящего из двух элементов - шипа и гнезда или проушины. Шип - выступ на торце бруска, входящий в соответствующее гнездо или проушину другого бруска.

Шипы бывают одинарными (рис. 44, а), двойными (рис. 44, б), многократными (рис. 44, в), т. е. более двух.

Рис. 44. Виды шипов :

а - одинарный, б - двойной, в - многократный, г - круглый, д - «ласточкин хвост», е - односторонний «ласточкин хвост», ж, з - зубчатые, и - гнездо, к, л - проушины, м - глухой шип, н - шип впотемок, о - шип в полупотемок

Цельный шип - это шип, составляющий одно целое с бруском. Вставным шипом называют шип, выполненный отдельно от бруска. Шип с поперечным сечением в виде круга называется круглым (рис. 44, г).

Шип «ласточкин хвост» (рис. 44, д) имеет профиль в виде равнобочной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа, односторонний шип «ласточкин хвост» - в виде прямоугольной трапеции с большим основанием на торцовой грани шипа.

Зубчатый шип имеет профиль в виде треугольника или трапеции, меньшее основание которого является торцовой гранью шипа (рис. 44, з), двукосый зубчатый шип (рис. 44, ж) - равнобедренного треугольника.

Одинарные и двойные шипы применяют при изготовлении окон, рамочных дверей, мебели; шип «ласточкин хвост» - при изготовлении ящиков, коробок; зубчатые шипы - при клеевом соединении деталей (сращивании) по длине.

Помимо этого применяются шипы круглые вставные при соединении делянок (заготовок) по ширине. Шипы в потемок и полупотемок (Рис. 44, н, о) используют при изготовлении рамок, мебели и др.

Шип в потемок делается не только при концевом соединении, но и в тех случаях, когда требуется, чтобы края гнезда были незаметны, так как получить ровные края гнезда не всегда удается. Чтобы скрыть этот дефект, у шипа вырезают потемок, т. е. снимают часть шипа по ширине с одной или обеих сторон.

Для того чтобы образовать шип, проушину, надо обработанные бруски, т. е. простроганные с четырех сторон на требуемый размер, предварительно разметить.

Испокон веков человечество применяет дерево для строительных целей. Передовые технологии позволяют существенно упрощать трудовые операции. Этому также в немалой степени способствуют различные варианты соединения деталей. Большинство из них известны многим мастерам, а некоторые — лишь единицам. К примеру, шиповое соединение деталей из древесины — способ достаточно распространенный, а вариант соединения в полдерева использует не каждый профессионал. Предлагаем рассмотреть эти и остальные способы соединения древесины детальнее.

Шиповые соединения деревянных деталей.

Соединение методом «в торец»

Данный тип соединения применяют сегодня очень часто, что обусловлено легкостью технологии. В процессе стыковки деталей по методу «в торец» концы элементов подгоняют друг к другу с максимальной плотностью, скрепляют их крепежом (по большей части используют шурупы либо обыкновенные гвозди).

Особенности метода:

1. Элементы креплений должны обладать достаточной длиной. Такой, которая бы позволила полностью проходить сквозь толщину древесины одной детали и входить во вторую хотя бы на одну треть ее размера.
2. Толщина гвоздя должна быть подобрана грамотно. Иначе дерево просто пойдет трещинами. Когда технологией предусмотрено крепление гвоздями большой толщины, тогда изначально перед прикреплением двух частей сверлят отверстия на поверхности дерева при помощи дрели. Для более эффективной фиксации элементов из дерева между собой диаметр отверстия делают несколько уже, нежели диаметр крепежа.
3. Дополнительно рекомендуют элементы склеивать. По мере возможности перед заколачиванием гвоздей стараются склеить поверхности дерева. Состав лучше выбирать безвредный и не содержащий токсинов.
4. Элементы крепежа не располагают в одну линейку. Для лучшего качества соединения элементов гвозди заколачивают с некоторым смещением.

Соединение гнездо-шип

Элементы шипового соединения.

Шиповые соединения хорошо известны каждому мастеру. В результате применения данного метода появляется гарантия того, что детали получат максимально жесткое и прочное сцепление. Для выполнения действий здесь требуются внимательность и наличие небольшого опыта. Потому-то начинающие умельцы к этому методу прибегают не столь часто.

Для скрепления дерева подобным образом один элемент оснащают шипом, другой — пазом. Отлично, когда скрепляемые части древесины имеют равную толщину. Если это не так, то рекомендуют выполнять паз (или гнездо) на утолщенной части. Для облегчения процесса по ввинчиванию шурупов производят сверление заранее. Учитывают, что проделанные отверстия должны обладать диаметром в 2/3 окружности шурупа. Глубину отверстий делают чуть меньшей (около 0,5 см), нежели длина шурупа.

Древесина на обеих составных частях должна иметь одинаковую степень влажности. Этот факт не стоит сбрасывать со счетов, поскольку при усушке дерева шип может стать меньше в размерах, что скажется негативно на прочности крепления.

Соединение в наклад

Виды соединений.

Этот метод не так популярен, как рассмотренные ранее. Хотя все процедуры достаточно просты: детали накладывают и скрепляют, для чего подбирают гвозди, болты либо шурупы. Особенности данной методы заключены в подготовке большого числа крепежных деталей и соблюдении аккуратности и внимательности к технологии.

1. Детали дерева располагают однолинейно либо немного смещают. Главное — не выполнять смещения на чересчур большой градус относительно друг друга.
2. Составляющие крепят, задействовав минимум 4 гвоздя, которые ставят в 2 ряда (не меньше 2-х штук в 1 ряд).
3. Крепление парой шурупов выполняют исключительно в диагональном направлении. Хотя рекомендуют не рисковать и добавить число крепежа.
4. Для увеличения прочности крепления дерева выбирают крепеж с наибольшей длиной, которая позволит выходить сквозь обе детали. После чего концы загибают.

Соединение в полдерева

Использование данного метода предусматривает наличие у специалиста высокой квалификации.

В каждой части дерева делают выборку, которая соответствует ширине скрепляемых частей. Глубину равняют половине от их толщины. Угол выборки предусматривают любой, но такой, чтобы он совпадал на каждой заготовке.

Лишь при выполнении всех правил получится гарантированно плотное соединение элементов друг с другом.

Для крепления деталей подобным образом сначала применяют клей, а после — гвозди либо шурупы.

В случае надобности делают соединение частично: окончание одного элемента древесины срезают, а на другом осуществляют выборку. Каждый из шипов подрезают на 45 градусов.

Вот вы и рассмотрели основные способы соединения деревянных элементов. Выбирайте приемлемый — и за дело.