数控破竹机的设计研究开题报告

1. 研究目的与意义

破竹机为竹材加工的初加工设备，是毛竹竹材前期加工工序中将竹筒破成规格瓦状竹条的专用设备，主要用于毛竹条、竹片类坯料的前期加工。普通破竹机竹筒由链条传动装置的钢爪或送料盘推动迎着破竹刀前进，由破竹刀将竹筒按一定规格破开成为带内节的瓦状竹条。

由于加工技术和制造成本等因素的限制，现在大部分的竹工机械是从木工机械直接改造而来的。由于竹材具有中空、竹节、易生虫、霉变、干裂等特殊的生理和物理构造，与木材相差甚大，因此无论就其加工工艺还是加工机械而言，竹材和木材有很大的区别，这些机械不适合竹材的加工。目前国内使用的破竹机仍是80年代设计的一种老式的破竹机，其推板由安装在工字梁两边的链条驱动，上料、换刀均依靠人工，自动化程度低。老式的破竹机工作时，由于带动推板运动的心轴安装在驱动链条的一侧，形成偏载，所以常使驱动链条断裂；由于竹筒直径大小不等，老式的破竹机中又没有竹筒直径测量装置，所以破竹时需根椐操作工的经验目测竹筒小头直径后，根椐竹筒小头直径的大小更换组合刀具，如果目测不准确，会造成竹材的浪费，同时组合刀具和竹筒不能实现自动对心，也会使剖开的竹片宽度产生误差，造成竹材浪费；另外，由于上料、换刀均依靠人工，操作工的劳动强度大，每台破竹机至少需要操作工两人，效率低。这些机械不适合竹材的加工，不仅对产品质量、成本、效率、设备的耐用性、可靠性、自动化程度等造成影响，而且安全性较低，有时甚至危及操作人员安全。

竹材原料的价格很低，而竹材深加工后的产品的价格往往很高，经济效益也很好。为了大规模生产，必须使用高效的加工机械。因此,根据竹材的形状和材性特点,解决破竹机中存在的功能、结构、夹具和刀具等方面的一些特殊问题,开发出投资小的设备,是竹材工业得以发展的关键之一。对于具有经济价值的的自动化的破竹机在国内外基本属于空白，另外，我国的竹产区主要集中在农村及偏远山区，如果能够实现产业化生产，不仅可以提高竹产区居民的经济收入，增加就业率，还可以促进该地区的经济发展，其所带来的社会效益是非常显著的。因此，发展新型破竹机对我国竹材机械加工业乃至我国现代林业的发展将会有重要的意义。不像木工机械那样，涉及竹工机械的资料非常少，很有必要对破竹机进行进一步研究，以提高破竹机的可靠性、劳动生产率和加工精度，降低其制造成本等。随着科技的进步，机械工业也发生了翻天覆地的变化，特别是近几十年来机电一体化产品的广泛应用，在航空、机械等领域的机电系统正朝着高速、自动化的方向发展，使得人们对设备的使用性能提出了更高层次的要求。与此同时，传统的设计方法也将不再适合设计的要求，而新兴的机械设计方法也更加被认同和采用.

2. 国内外研究现状分析

国内外的研究现状:

竹工机械装备是指以竹材为基本加工对象的机械或设备的总称，一般指竹材初加工机械、竹工机床、竹材人造板设备、竹制品成套设备、竹纤维及竹化学加工设备、竹纸加工设备及竹材家具设备等。

20世纪30年代后,日本首先采用电动驱动的机械加工竹制品,并使其加工机械成为定型的设备,推动了竹制品转入现代化机械生产。

3. 研究的基本内容与计划

本项目以破竹机为研究对象，着重于竹材开条设备的研究与开发，结构简单，应用广泛，在研究中注重理论与实际相结合。根据竹材的形状和材性特点，针对现有破竹机，设计出能实现预定功能的机构。该破竹机是对原有的设备进行改造，增加了竹筒上料机构、竹筒支承部件、推板组合部件和刀盘组合部件，实现了自动上料、自动换刀、自动对心的功能。并运用pro/e软件进行破竹机的三维造型设计，建立破竹机的三维模型，用ansys进行有限元受力分析，根据分析结果对破竹机进行改进。

本课题所涉及的研究内容主要包括以下几个方面：

（1）提出总体设计方案

4. 研究创新点

关键技术：

a)竹筒与破竹刀对心技术。

b)竹筒直径测量技术。