数控竹材去隔机的设计与研究
发布时间：2021-08-20 04:10
随着我国生态文明的建设,绿色环保理念深入人心,对于竹材资源的开发和利用越来越受到社会的关注。发展竹材加工机械以实现以竹代木的目标,设计一台数控竹材去隔机,用于剖分后竹材中竹隔的去除。竹材去隔机采用纵向连续进给的方式实现竹材的连续化加工,提高了竹材加工的生产效率,采用PLC与上位机相结合的方式对去隔过程进行控制以实现竹材去隔加工的自动化。本文对竹材加工自动化生产线进行分析研究,结合对现有木材加工设备的对比分析,确定竹材去隔机的加工流程。根据机床加工方式及总体布局要求,确定竹材去隔机的主要技术参数。结合竹材去隔的需求,分析在竹材去隔过程中由于竹材尺寸的变化,需要在去隔组件中添加调节机构以满足去隔机在设定尺寸范围内的竹材进行去隔操作,确定竹材加工过程中的夹紧方案,利用Solidworks2012软件对去隔机进行三维建模、装配,验证结构的合理性。根据受力分析结果,结合对切削力的计算对刀杆等零部件进行结构设计选型,对竹材去隔机的去隔组件、调整机构、纵向进给部件的结构进行工作要求分析和详细设计,并对其中的关键零部件如去隔刀杆、刀具摆动组件等结构进行分析说明。根据矢量方程构造了刀具摆动机构摆角与时间...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１竹材弯曲度示意图??本文采用４？５年生的毛竹作为研究对象，截取距离地面２５００ｍｍ至５０００ｍｍ处的竹??段作为样品，得到竹材的参数如表２－１
?２竹材去隔机的工艺分析及总体设计???线作为ｚ轴建立如图２－２所示柱坐标，描述原竹段理想状态下的三维模型。??ｙ??图２－２竹材三维模型??根据图示的竹材理想模型可将竹段函数表示为：??Ｍ｛ｒ，０，ｚ）?＝?＇?０＜＜９＜２＾?（２－１）??０＜ｚ＜ｌ??式中义——竹材的内径（ｍｍ）；??Ｒ〇?竹材的外径（ｍｍ）；??６?极角（ｒａｄ）；??／?竹材的长度（ｍｍ）。??由于竹材特殊的外形，若将其直接进行去隔处理则刀杆的长度应至少大于待加工竹??材长度的一半，而刀杆过长会导致刀杆的刚度下降影响加工精度，且不适合连续化生??产，故将竹材剖分成竹片以方便对其进行去内隔以及其他后续工序的顺利进行。在式??（２－１）的基础上，可以将剖分后的竹材表示为：??＜?〇＜０＜６〇?（２－２）??０＜ｚ＜／??式中?刀具的最大摆角（ｒａｄ）；??Ｉ?竹片的长度（ｍｍ）。??２．１．２竹展开加工工艺流程分析??竹展开是指将软化的竹材沿圆周方向展开，展开前后的竹材周长基本相等，采用竹??展开技术可大大提高竹材的出材率。将竹材截断为某一合适的长度以便于加工和减小由??－７－??
?东北林业大学硕士学位论文???于竹材外形带来的误差。截断后的竹材可通过车床或磨床将竹材外隔与竹青去除，为方??便竹材内竹隔的去除，利用剖竹机将竹材剖分为ｎ等分。竹材去隔的目的是将竹材内隔??去除，减小竹材内部产生的应力，防止竹材在展开的过程中产生裂纹导致成品的外观缺??陷和力学性能下降。去隔后的竹片经蒸煮后通过热压机热压成型，展开后的竹片经磨边??等工序，完成对竹片半成品的制作［２７］，其工艺流程如图２－３所示。??毛竹?—＞｜截断去除竹青外隔剖分｜去内隔ｌ＾ｌ高：温软化??！??成品Ｉ?Ｉ后期处理Ｉ?Ｉ磨边Ｉ?Ｉ热压胶合Ｉ?｜供干｜?？＝?｜展开??图２－３竹展开工艺流程图??２．１．３去隔机加工工艺分析??其中去除竹隔的目的是防止在展开的过程中竹隔会起到加强筋的作用使得竹材无法??顺利展开甚至劈裂。因此去除竹隔是竹材展开工艺中关键的一道工序，但由于竹材特殊??的形状使得竹材去隔的自动化变得困难，针对上述问题，本文提出了一种新的去除竹材??内隔的加工工艺，如图２－４所示。??????ｐ｜?半径????｜进料?１纵向进给机构一??丨数据处理?—????．?ｌ?夫＿??出料台ｈ?丨刀具切削竹材内隔ｈ??」??度调节??图２－４竹材去隔工艺流程??剖分后的竹材经进料台由检测设备对竹材外形进行检测，而后对其轮廓进行分析得??出外形尺寸，再对其进行厚度和半径的计算，计算后的数值传送至去隔机的控制器中，??再由控制设备发出指令使竹材去隔机的调整机构动作，由此实现不同直径与厚度的竹材??去除竹隔的目的。??２．２刀具加工路径分析??根据上述分析，竹隔的去除是利用刀具摆动的方式完成
本文编号：3352784
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１竹材弯曲度示意图??本文采用４？５年生的毛竹作为研究对象，截取距离地面２５００ｍｍ至５０００ｍｍ处的竹??段作为样品，得到竹材的参数如表２－１
?２竹材去隔机的工艺分析及总体设计???线作为ｚ轴建立如图２－２所示柱坐标，描述原竹段理想状态下的三维模型。??ｙ??图２－２竹材三维模型??根据图示的竹材理想模型可将竹段函数表示为：??Ｍ｛ｒ，０，ｚ）?＝?＇?０＜＜９＜２＾?（２－１）??０＜ｚ＜ｌ??式中义——竹材的内径（ｍｍ）；??Ｒ〇?竹材的外径（ｍｍ）；??６?极角（ｒａｄ）；??／?竹材的长度（ｍｍ）。??由于竹材特殊的外形，若将其直接进行去隔处理则刀杆的长度应至少大于待加工竹??材长度的一半，而刀杆过长会导致刀杆的刚度下降影响加工精度，且不适合连续化生??产，故将竹材剖分成竹片以方便对其进行去内隔以及其他后续工序的顺利进行。在式??（２－１）的基础上，可以将剖分后的竹材表示为：??＜?〇＜０＜６〇?（２－２）??０＜ｚ＜／??式中?刀具的最大摆角（ｒａｄ）；??Ｉ?竹片的长度（ｍｍ）。??２．１．２竹展开加工工艺流程分析??竹展开是指将软化的竹材沿圆周方向展开，展开前后的竹材周长基本相等，采用竹??展开技术可大大提高竹材的出材率。将竹材截断为某一合适的长度以便于加工和减小由??－７－??
?东北林业大学硕士学位论文???于竹材外形带来的误差。截断后的竹材可通过车床或磨床将竹材外隔与竹青去除，为方??便竹材内竹隔的去除，利用剖竹机将竹材剖分为ｎ等分。竹材去隔的目的是将竹材内隔??去除，减小竹材内部产生的应力，防止竹材在展开的过程中产生裂纹导致成品的外观缺??陷和力学性能下降。去隔后的竹片经蒸煮后通过热压机热压成型，展开后的竹片经磨边??等工序，完成对竹片半成品的制作［２７］，其工艺流程如图２－３所示。??毛竹?—＞｜截断去除竹青外隔剖分｜去内隔ｌ＾ｌ高：温软化??！??成品Ｉ?Ｉ后期处理Ｉ?Ｉ磨边Ｉ?Ｉ热压胶合Ｉ?｜供干｜?？＝?｜展开??图２－３竹展开工艺流程图??２．１．３去隔机加工工艺分析??其中去除竹隔的目的是防止在展开的过程中竹隔会起到加强筋的作用使得竹材无法??顺利展开甚至劈裂。因此去除竹隔是竹材展开工艺中关键的一道工序，但由于竹材特殊??的形状使得竹材去隔的自动化变得困难，针对上述问题，本文提出了一种新的去除竹材??内隔的加工工艺，如图２－４所示。??????ｐ｜?半径????｜进料?１纵向进给机构一??丨数据处理?—????．?ｌ?夫＿??出料台ｈ?丨刀具切削竹材内隔ｈ??」??度调节??图２－４竹材去隔工艺流程??剖分后的竹材经进料台由检测设备对竹材外形进行检测，而后对其轮廓进行分析得??出外形尺寸，再对其进行厚度和半径的计算，计算后的数值传送至去隔机的控制器中，??再由控制设备发出指令使竹材去隔机的调整机构动作，由此实现不同直径与厚度的竹材??去除竹隔的目的。??２．２刀具加工路径分析??根据上述分析，竹隔的去除是利用刀具摆动的方式完成
本文编号：3352784
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