第四章 外壳.docx
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第四章外壳
第四章外壳
外壳是钢琴的重要组成部分,其制作工艺水平决定了钢琴的身价。
外壳不仅对钢琴的内部零件给予保护,也是钢琴内部零件安装的支撑物。
虽然制造外壳可以有多种材料,但都必须进行严格的稳定性处理,以达到坚固、平整、不变形、不收缩、不膨胀、不开裂的要求,并且外观涂饰要求不褪色、不炸裂、不脱落、光亮持久。
钢琴外壳规格的形成,是由内部的结构决定的。
如弦背的高度和宽度尺寸,键盘机械的深度和高度尺寸等。
现代钢琴外壳的变化形式,大部分是在上门、谱架、顶盖、琴腿等处,进行不同的造型、装饰。
各国的钢琴生产企业在钢琴外壳的造型上都要加带一些民族的外形特征。
特别是与不同时代的家具在线条、色彩及材料等方面都会考虑到时代的潮流和本国的特点,但无论怎样变化形式及风格,外壳基本部分的作用和位置,在所有规格的钢琴中都一样。
除此之外,工厂还要考虑其生产成本,但有些厂也不惜成本专门挑上等天然木皮或镶嵌式整体贴饰,配涂高级油漆,使表面光彩悦目、高贵华丽。
第一节 外壳的结构
一、外壳的作用
钢琴的外壳首先的作用是保护共鸣盘系统(张弦系统)、键盘机械系统和踏瓣机构不受外界环境的影响,其次的作用是作为安置键盘机械的支撑物,同时还起着装饰作用,它决定了钢琴的外观样式。
二、钢琴外壳结构的设计
外壳结构尺寸:
主要有钢琴共鸣盘、键盘机械部分等内部零件的设计决定的。
1、 各零部件间的尺寸关系
(1) 背架的长度决定顶盖、上门、下门、键盖、踏瓣档、底板等零件的长度。
背架的高度决定侧板的高度。
(2) 共鸣盘的结构和击弦机的安装位置决定侧板的宽度。
(3) 共鸣盘的厚度与击弦机、键盘的组合长度决定外壳的厚度。
(4) 铁板弦枕的高低、击弦机的高度决定中盘的安装高度。
(5) 踏瓣的高度决定钢琴脚轮的高度和踏瓣档孔的高度。
2、 整体设计前首先要确定的内容
(1) 键盘地面至击弦机打弦点的尺寸。
(2) 键盘前端至中音裸弦的尺寸。
(3) 北极的总高度和宽度尺寸。
只有这些尺寸确定后,才能进行外壳基本尺寸及所希望的造型设计。
再按已确定尺寸绘制外壳总装配图。
随着科学技术的不断发展,计算机辅助设计已成为当今设计工作的主要设计方法,不但缩短了设计周期,而且提高了各零件间的标准配合关系,是企业的发展方向。
三、外壳的材料:
外壳的主要材料:
①各种自然板材,需要经过锯制、刨制、镟制等加工方法制成。
②各种人造板材。
如:
细木工板、多层胶合板、中密度纤维板、刨花板等。
这些板材的表面上装饰高档薄木(如:
槭木、梨木、胡桃木、桃花心木、红木等)之后,在进行表面涂饰。
因为直接用这些名贵树种制造外壳,成本会大大提高,而用普通或比较廉价的木料制成芯板,外面用较昂贵木料制成的薄木年在芯板表面,不但可以达到应有的美观效果,还能降低产品成本。
同时综合利用木材资源,减少浪费,缩短生产周期,也是当今社会发展的必然趋势。
薄木还起封闭作用,防止材料因外界温湿度变化产生变形。
外壳零件一般面积较大,用整板会产生弯、翘曲变形,用上述材料不仅减少了变形,同时提高了材料综合的利用率。
四、外壳的组成
立式钢琴外壳主要由顶盖、上门、后键盖、前键盖、谱架、上锁档、下锁档、下门、踏瓣档、底板、侧板、侧臂、琴腿、琴脚及铰链、划子、脚轮等组成。
各零件的结构及用途(以立式钢琴违例)如下。
1. 顶盖
一般分为两种:
一种顶盖分为前后两块,前面一块可以掀起、打开,后面那块粘卡在两块侧板间的背架顶部,前后两块靠铰链连接。
另一种,顶盖湿一块整板,在侧面或是后面用短铰链与侧板或背架装在一起,可以掀转并通过装在另一侧板上的小支棍,将顶盖支起,放出音量。
2. 上门
上门是安装在后键盖上的活动挡板,靠划座挂在定位销上固定,它可以拆装,利于钢琴修理。
3. 后键盖、前键盖、上锁档、谱架
后键盖与前键盖用铰链联结,构成掀转部件,可整体拆装。
后键盖安装的位置以定位销和定位座来定位。
前键盖内安装有谱架,可以开合掀转。
上锁档也有两种:
一种是与前键盖一体的,称为“弯盖”;另一种是用小铰链联结,可以开合掀转。
4. 侧板
侧板是钢琴两侧的立板,承担着中盘、减半机械、顶盖、上门,前后琴盖,山下锁档、下门、踏瓣框等零件的重量及演奏者的弹奏力度。
因此要求安装必须牢固且要平行,否则会造成外观的缝隙不均。
为了避免这种现象,可采用顶盖盖住侧板,上门安装在侧板外口等设计手段来弥补以上缺陷。
5. 中盘
键盘机械直接安装在中盘上。
中盘跨度大,差不多与琴同宽。
因此特别要求不能有弯曲翘变形,否则会引起键盘机械的工作失调,直接影响弹奏性能。
若组装不牢、松动,弹奏时就会产生杂音。
中盘距地面的高度国家标准有规定,要大于570mm。
太低影响弹奏着的坐姿。
键盘安装在中盘上,琴键距离地面的高度国家标准也有规定,距离是640~750mm,超过这个高度,影响弹奏者弹奏。
6. 侧臂(又称中盘架)
用胶和螺丝钉固定在侧板上,承担着中盘、键盘机械的重量以及来自弹奏着的弹奏力。
要求胶粘严密,连接牢固。
7. 琴腿
在钢琴上主要起支撑作用,同时又很强的装饰作用。
8. 琴脚
外露或内装琴脚都是用胶和螺钉与侧板连接。
琴脚承担着钢琴的部分重量,是外壳的重要受力零件之一。
材料一般使用硬木。
9. 脚轮
为了方便用户近距离搬动钢琴,在琴脚和背架底面,装上可以转动的脚轮。
脚轮的加工方法有:
板金、铸造、粉末冶金等。
要求四脚稳定。
10. 铰链、琴锁、脚轮
是外壳的主要金属件。
卧式钢琴外壳的作用与立式钢琴相同,只是形状不同,也是用木材通过弯压成形制成的,与拼接的卧式钢琴外壳相比,立式钢琴更坚固和美观,且重量较轻,适合大量生产。
特别是采用高频粘压,生产周期可大大缩短。
第二节 外壳零件备料加工
外壳零件备料加工
一、外壳备料加工用设备及操作方法的工艺和过程各厂家各不相同,在此仅给大家介绍一种思路。
(一)确定基准面
1. 使用设备:
平刨
2. 操作方法及要求
(1) 将待加工的工件须用木枋支垫,距离地面不小于100mm,码放整齐。
(2) 将刨切刀片安装调整在同一圆周上,定位靠板调整到与台面呈垂直状态并缩紧。
调整好前、后工作台的高低差,即每次的刨削量。
一般每次1~2mm。
(3) 起动电机,试刨削相邻两边,然后用直角尺检验靠板与台面是否呈直角,在确认垂直后,方可批量刨削得基准加工,加工后的工件在码放时仍需有木枋支垫。
(二)锯宽度、截头、打槽等
1、 使用设备:
万能圆锯机。
2、 操作方法及要求
(1) 将待加工的工件码放在木架上或木枋垫块上,工件据点面不小于100mm,码放整齐。
(2) 根据工件需要的锯切宽度,调整好靠尺与圆锯片之间距离,起动主轴电机。
试锯一块废料,若工件较厚,锯片不能锯透,应利用手轮将锯片升高,在确认尺寸合格后,方可进行批量加工,加工后的工件仍需有木枋支垫。
(3) 工件若需打槽,应将锯片升到一定高度,以满足锯切尺寸的要求。
(三)工件厚度加工
1、 使用设备:
压刨床
2、 操作方法及要求
(1) 将压刨床的刀具牢固卡在刀轴上,并把刀刃调整在同一圆周上。
(2) 根据木零件需要加工的厚度,调整压刨工作台与主轴距离,试压刨削,在确认厚度尺寸合格之后方可进行批量加工,加工后的工件仍需整齐地码放在木枋上。
(3) 压刨加工后的工件两面应相互平行,刨削面不应有明显波纹,不允许有啃头和啃尾现象。
(4) 每次刨削量不应超过2mm。
(5) 待加工的木件厚度不一样,误差超过3mm的应分批刨削。
(四)磨光
1、 使用设备:
砂光机
2、 操作方法及要求
(1) 根据木材的软硬和磨削量的大小,选用目数不同的砂带。
表面要求粗糙度不同的工件,采用的砂带目数也不相同。
原则上磨削量大应选用目数较低的,如60目;磨削量小、表面粗糙度要求高的,应选用目数较高砂带,根据需要,可选用80目、120目、150目等。
(2) 用60目砂带每次磨削量不应超过0.5mm,用80目砂带每次磨削量不超过0.3mm,120目每次磨削量不超过0.1面貌。
(3) 根据磨削量适当调整送料速度,调整速度一定要起动传动电机后才能调整,原则上消磨量大、零件部件宽,送料速度应慢一点;磨削量小,零部件窄,送料速度应快一点。
(五)锯外形
1、 使用设备:
小带锯
2、 操作方法及要求
(1) 安装好带锯条后,需检查锯条的张紧程度。
方法是用手在平台上推一下锯条,推动的最大距离为1~3mm。
(2) 检查工作台是否与锯片相垂直。
(3) 手动送料应根据毛料的材种,厚度,原则上是材硬材后,送料慢一点,材软材薄,送料速度应快一点。
(六)凿孔
1、 使用设备:
五轴方孔钻
2、 操作方法及要求
(1) 设备要求油压5.0~5.5Mpa
(2) 设备要求压缩空气压力0.5~0.6Mpa
二、外壳备料
(一)复合中密度纤维板
钢琴外壳所用材料之一,是中密度纤维板。
由于板材的厚度与钢琴外壳的设计厚度不一定一致,因此,需要对中密度纤维板进行复合加工,即将不够厚度的中密度纤维板,表面涂胶通过热压工艺,使板材厚度叠加到设计尺寸。
1、 使用设备:
热压机
2、 操作方法及要求
(1) 将中密度纤维板的一面涂胶。
注意涂胶前要用毛刷或扫把将面板灰尘清除干净。
(2) 涂胶
① 胶种:
脲醛树脂胶。
② 固化剂:
氯化铵。
加入量为0.4%~0.7%。
固化剂的加入原则是室温高时少加一点,室温低时多加一点。
目的是确保加入固化剂后,胶料在胶槽中活性期不小于2小时。
胶料加入固化剂后,必须搅拌均匀。
涂胶量为250~300g/m2,两块板复合时,两块板面均应涂胶。
(3) 涂胶后的陈放时间一般5~15min。
陈放时间的长短原则上是室温高时间短,室温低相应延长。
(4) 热压
① 温度:
105~130℃,蒸汽压力表表压应达到0.15~0.3MPa。
② 压力:
以厚12mm与12mm的中密度纤维板复合为例,单位压力为0.8~1.2MPa。
③ 时间:
以板厚12mm与12mm的中密度复合板为例,用板面至胶层的厚度乘以1.3,即12×1.3=15.6min。
3、 注意事项
涂胶后的中密度纤维板,两块板应相互对齐,由传送带送到装料架上。
待送料架每层都装满时,应检查曾入曾之间是否对中、对齐。
注意:
(1) 当板坯送进热压机后,一定要以油缸为中心,如有偏斜,必须用木棒将其推正。
(2) 压后,必须将板材在机床附近码放整齐,使胶粘剂进一步固化并冷却,待温度降至接近(相差3~5℃)室温时,方可转下工序加工。
(3) 热压中期,热压机的热压板有可能有胶的残迹。
工作中必须经常检查,及时将其清除。
(二)薄木(又称表面板或木皮)拼粘
1、 使用设备:
拼缝机
2、 操作方法及要求
(1) 薄木的厚度公差要求为±0.05mm。
两板对方于平台上对缝时,最大缝隙不得超过0.8mm,薄木应平整,无较深的欠茬。
(2) 用机器拼粘薄木:
应根据薄木的厚度,在胶粘时调整热胶管的摆动速度。
一般外壳用薄木厚度是0.6mm,最终反映“之”形峰与峰之间距离为20~25mm为宜,拼接缝隙应严密。
(3) 手工拼接薄木:
使用单面有胶的拼板胶带纸,操作时将有胶的一面沾湿,然后使用调温熨斗先粘住一块木皮,然后将粘住的薄木拉向需要拼粘的另一块薄木,使其缝隙严密,在熨烫粘牢。
胶粘纸之间距离一般为160~200mm。
3、 注意事项
必须按花纹造型拼粘,不得随意乱拼接。
第三节 外壳零件的加工
(一) 热压薄木
1、 使用设备:
热压机
2、 操作方法及要求
(1) 同一批工件厚度误差不超过±0.15mm。
(2) 同一批薄木或三聚氰胺板厚度误差不超过±0.15mm。
(3) 热压胶种:
脲醛树脂胶。
(4) 固化剂:
氯化铵,加入量为0.4%~0.7%;填充料:
面粉8%~15%,搅拌均匀。
(5) 涂胶量为120±20g/m2。
(6) 热压的芯板材料是中密度纤维板,在中密度纤维板两面用涂胶机涂胶,并在芯板上下面放好薄木,一层层地码放在热压机的平台上,待一批装好后,使热压机压紧。
热压芯板材料是细木工板时,用同样的方法先粘压横、竖两层椴木中板,外面再粘压薄木。
(7) 热压0.6mm薄木,温度需要105~115℃,热压压力为0.4~0.6MPa,热压时间1.5min。
(8) 热压0.8mm三聚氰胺板薄木时,温度110~120℃,热压力为0.6~0.8MPa,热压时间2.5min。
当室温低于18℃,时间可适当增加。
(9) 卸压后将材料原地码放,然后逐块打边。
可用手工木锉,也可用60~80目的砂纸板,贴木件边缘打掉多余薄木,原地码放24h后转下道工序。
注意:
在组坯时因树种和切向不同的薄木,热压时会产生裂缝,这时在组坯时,应用湿布擦一下,尤其是弦切大花纹的薄木。
(二) 薄木磨光
用240#砂纸打磨。
(三) 锯宽度、打槽
1、 使用设备:
推台圆锯
2、 操作方法及要求
(1) 按图纸要求调整靠尺与锯片之间的距离,使之等于应锯切的宽度。
(2) 起动电机。
试锯工件。
检验如达不到图纸要求,再进一步调整靠尺,直至锯切工件满足要求方可批量锯切加工。
(3) 锯切槽口,选用与图纸相符的槽口切片,调整锯片高度,使之与槽口深度相符,调整靠尺用于定位。
(4) 锯切斜面,应利用手轮使锯片与工作台形成一角度,此角度应与图纸相符,调整靠尺使工件定位。
注意:
横截工件时,必须利用主机附件的推台架,并将推台架上限位档调至需要的尺寸位置,固定好。
手动送料时要均匀有力,锯切面要求光洁,无明显锯痕。
(四) 钻孔
1、 使用设备:
大立钻、台钻
2、 操作方法及要求
(1) 根据图纸要求选择钻头的种类及直径,并将钻头牢固地装卡在钻床的卡头上。
(2) 起动电机试钻,待孔距、孔径完全达到图纸要求时,方可批量生产。
(五) 曲线封边
1、 使用设备:
曲线封边机
2、 操作方法及要求
(1) 控制涂胶量为150~180g/m2。
(2) 薄木应比木零件厚度宽处3~4mm,长度应比木零件长40~50mm,薄木厚度0.5~0.6mm。
表面平整,无死节、涡纹。
薄木树种应与整体外壳树种相同。
(3) 对于有圆弧的工件,应提前10~15min薄木弯曲处用湿布擦一下,避免在弧面处薄木断裂。
(六) 直线封边
1. 使用设备:
直线封边机
2. 操作方法及要求
工件的横弯不超过0.2%,同一种工件宽度误差为±0.5mm,厚度误差为±0.2mm。
(1) 对涂热熔胶的薄木要求:
薄木应比封边工件厚度宽3~4mm,同一批薄木宽度误差不超过±0.3mm,涂胶均匀。
(2) 将压力调至0.5~0.6MPa,气压调至0.3~0.4MPa,压紧辊轮压力调至0.3~0.4MPa。
(3) 传动速度根据室温与工件厚度调至6~8m/min。
(4) 启动加热的装置。
(5) 热风达到一定温度可以试封边,温度一般控制在360~400℃。
(七) 作色
操作方法及要求:
(1) 用泡沫海绵蘸色,顺木纹的纹理方向将颜色涂擦均匀。
(2) 用棉丝颜色仔细地与木材纹理的横、纵向揉擦均匀,直至没有明显水迹。
(3) 用干净的棉丝顺木纹纹理对照色板擦拭均匀,颜色较深的地方,可用大力擦,较浅处可用小点的力擦,直到成批琴外壳颜色基本一致为止。
(4) 对小面积透胶和棱角较浅处进行补色。
补色时要求木筋和棕眼分明,不得补成混色。
(5) 黑琴用泡沫海绵蘸墨汁,将部件涂抹均匀,干后用0#砂布磨掉木毛刺。
(八) 配色
操作方法及要求:
(1) 先将黑纳粉(或黄纳粉)与少量凉水混合,搅拌成糊状,不应有干的色,再冲入开水或自来水煮沸。
色与水的比例为1:
9,制成配色用的红液(黑纳粉+水)和黄液(黄纳粉+水)。
(2) 墨汁使用前应充分摇动,使沉淀物与溶剂充分混合。
(3) 配比:
4#色:
1000ml红液+120ml墨汁
3#色:
10000ml水+5000ml黄液+200ml墨汁
10#色:
5000ml水+150ml黄液+1200ml墨汁
黑琴:
使用墨汁再加入10%的水。
(4) 油溶色的配制:
色浆5%,调色油10%,Pn稀料25%,另加3%硬脂酸锌,搅拌均匀。
第四节 外壳组装
外壳组装工艺中的工艺和过程各厂家各不相同,在此仅给大家介绍一种思路。
一、中盘组装
(1) 中盘两侧安装中盘托条,用自攻螺丝紧固。
(2) 按图纸尺寸装中盘支撑梁,要求中盘支撑梁与中盘垂直。
(3) 按图纸尺寸装橡胶垫。
二、琴底板组装
(1) 按图纸要求唉琴底板上装连接板,并安装踏瓣档。
(2) 在踏瓣档的踏瓣孔中粘呢毡,目的是防止踏瓣运动产生杂音。
(3) 按图纸要求在已打好孔的琴底板上安装踏瓣零件:
① 把三个踏瓣分别穿过踏瓣档的孔,将左右两个踏瓣调节螺钉,穿过踏瓣尾部的孔,并同时粘、套防止杂音的呢或皮垫圈。
② 将左、中、右三个踏瓣分别安装在轴架上,用螺钉紧固在琴底板上。
③ 安装传动梁上轴架,及传动梁弹簧座放上呢垫圈防止产生杂音。
再装传动梁下轴架,然后安上传动梁。
④ 安装踏瓣调节螺钉、螺母。
三、侧板组装
(1) 首先用样板打定位孔,安装定位销。
(2) 用样板在侧面上画出侧臂的位置,在侧臂的粘接处涂胶,再用螺钉将中盘拧紧在侧板上。
(3) 安装中盘托,要求平齐。
(4) 用样板在侧板上画出后键盖的位置,安装后键盖定位销座。
(5) 最后安装琴脚。
在琴脚的粘接处涂胶,再用螺钉将琴脚拧紧在侧板上。
四、上下门组装
(1) 在上门的里侧按样板确定安装上门划子、挡板、小支棍、定位扭以及加强筋等安装在规定位置上。
(2) 在下门的里侧也同样用样板确定安装下门划子、下门把手的位置,然后用螺钉将下门划子、下门把手等安装在规定位置上。
(3) 将上锁档与前盖用螺钉连接,用样板在前键盖里侧画出谱架的位置并安装。
注意:
以上零件在打孔时,必须画孔,避免拧螺丝时漆面炸裂。
五、卡侧板
首先将共鸣盘在预热机上预热约10min,转入装卡工位,在侧板与背架侧面的粘接处涂胶,要求涂胶均匀、适量,时间不能过长。
把侧板与共鸣盘放在卡侧板的专用设备上卡紧,卡侧板时侧板的位置要保证侧板上沿距共鸣盘上端的尺寸,要求粘接时四角挤出胶痕,并及时用布擦干净。
六、将卡好侧板的共鸣盘放在安装工位
(1) 安装已组装好的中盘。
安装时要保证中音弦面到中盘架外沿的尺寸、中盘上面到弦枕中心线的尺寸。
(2) 如果钢琴设计有琴腿,可将琴腿连接板与中盘紧固在一起。
(3) 如果此琴设计有脚轮,则按照样板打脚轮的安装孔,并将脚轮安装牢固,四轮高度一致。
(4) 安装琴底板。
按照琴底板上的定位孔打孔,并用螺丝钉将琴底板与背柱下梁紧固在一起。
然后将踏瓣档与琴脚紧固在一起。
七、可拆装的外壳件
(1) 把组装好的前后键盖与侧臂上的定位销相配。
要求:
左、右台缝隙均匀,前后键盖掀转运动灵活,无杂音。
(2) 按图纸要求安装上、下门,注意左、右台缝隙均匀。
八、琴的背面涂漆
共涂漆两遍。
第一遍:
硝基漆用240目罗过筛,加稀料,配比4:
1~5:
1,用4寸板刷涂琴背,要求光亮、平整、干净、不得有流挂,静置10~15min后用320目砂纸磨光,再涂第二遍硝基漆。
配比3:
1~4:
1,方法同上。
思考题
1、 外壳的作用是什么?
2、 外壳是由那些零件组成的?
3、 工件为什么用木枋支垫?
距离地面多高?
4、 平刨前后工作台面差是多少?
5、 工件打槽时锯片高度应满足什么要求?
6、 磨削量是由什么决定的?
60目、80目、120目砂纸每次磨削量是多少?
7、 粗糙度指的是什么?
8、 一般小带锯是锯什么的?
9、 背架组装后为什么要量对角线?
10、 对击弦机木件为什么要提出密度要求?
11、 击弦机材料为什么不允许有腐朽、髓芯、乱纹、涡纹、裂纹?
12、 为什么要保证木材汗水率?
13、 为什么要限定涂胶量?
14、 拼粘表面诗应注意什么?
15、 热压表面时为什么工件和表面都有厚度误差要求?
16、 为什么热压前要用湿布擦木皮弯曲处?
17、 为什么在中盘下面装中盘支撑梁?
18、 为什么要在侧板上装上定位销?
第五章踏瓣机构
钢琴踏瓣是钢琴的重要组成部分,在钢琴中自成系统,整个系统采用杠杆机械传动,是用脚踏进行控制的。
第一节 踏板的作用和结构
一、踏瓣的作用
通过制音器控制琴弦的振动及琴弦的共鸣,改变音色和音量,即增强或减弱、延长或缩短琴弦的发音。
二、踏瓣的结构
立式钢琴、卧式钢琴的踏瓣机构都是由左、中、右三个踏瓣组成的。
1. 立式钢琴三个踏瓣的作用
(1) 左踏瓣为弱音踏瓣。
作用是当需要减少音量减少延长音时,踩下左踏瓣,使背档转动,用缩短弦槌击弦距离的方式,来减弱击弦力度。
缩短距离一般为行程的1/3~1/2。
(2) 中踏瓣为倍弱音踏瓣,也称中踏瓣。
作用是练琴时为了不影
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- 第四章 外壳 第四