新型发泡水泥自动三维切割机的研发与设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

发泡水泥是一种含有大量封闭气孔的新型节能建筑材料，它是通过发泡机对发泡剂用机械方式进行发泡的，最早应用于美国油田固井的施工当中。发泡水泥板由于存在大量的封闭气孔，因此其热阻很高，约为普通水泥混凝土的10～20倍，具有良好的保温隔热性。与此同时，材料内部的气孔也极大程度地减轻了其本身的质量，使得相同体积的发泡水泥板质量只有普通混凝土的1/5～1/8左右，这也就减轻了建筑整体的负荷。考虑到发泡水泥板的耐火性好、保温隔热效果好，轻质环保及使用成本低等多种优越性，因此，在现代建筑施工过程中，发泡水泥的应用十分广泛。

二十世纪以来，世界各国为了建设在建筑材料方面做出了较大的投入，尤其在第二次世界大战之后，为了恢复和重建的需要，建筑材料方面的发展更为迅速。以墙体材料为例，如今，其主材料已经由传统的水泥、玻璃、陶瓷逐渐转变为新型复合材料，其中新型发泡水泥的占据主力地位。十八世纪的英国工业革命以来，德国在1854年发明了灰砂砖并于1898年成立正式的灰砂砖制造厂。在接下来的十几年内，生产厂家就扩大到两百多家。1889年，加气混凝土问世，然而经过四十年的努力，于1929年才正式投入工业生产。美国先后在1866年和1890年获得生产混凝土砌块的专利以及发明纸面石膏板，但直到二十世纪才正式有了一定规模的发展。而对于发泡水泥，前苏联才是其产量和用量最大的国家，其次是德国、日本以及一些东欧国家。发泡水泥在这些国家的应用已将相当成熟了，随着科技的发展，他们改善了原料方面的配比，加大了对炉渣、工业废石膏、粉轧灰以及高效发泡剂的综合利用，加强其强度，同时降低了其密度，从而进一步提高其功能性，使得其使用效果大大加强。然而，发泡水泥板的毛坯尺寸一般较大，生产出的发泡水泥板并不能直接应用于施工现场，因此需要对毛坯进行切割，以获得合适尺寸的水泥块，再投入到建筑施工中。随着新型发泡水泥在国内外的迅速发展，针对这类水泥板的切割设备也有了相应的发展。

在国外，对发泡水泥板切割的研究主要是理论研究，为设备的研发提供技术支持。这一类的研究主要包括对发泡水泥板的锯切原理研究以及锯片切割力的研究。1970年，p.bienert以混凝土加工为研究对象提出了切割混凝土模型。随着这个模型的提出，水泥板内部的微观模型得到了分析，从而对切屑的形成过程有了一定的认识，对锯切原理的了解得到加深。而德国hannover大学的b.denkena等人则通过使用锯条分别不同成分的混凝土材料进行切削，通过测量和分析，得到了切削机理。

2. 研究的基本内容与方案

在本设计中，主要是针对发泡水泥的三维切割过程。由下图1可知，是实现平行于图中xoz平面、xoy平面及yoz平面的三维切割。

图1. 切割模型

3. 研究计划与安排

第1周至第4周，完成外文翻译和开题报告；

第5周至第8周，理论计算，完成设计原理分析和方案分析；

第9周至第13周，计算机绘制总装图、部装图和零件图；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]黄阳，张文信.发泡水泥隔墙板简易切割机的设计[j].机电产品开发与创新，2013（1）：37-38.

[2]戎罡. 三菱电机中大型可编程序控制器应用指南[m]. 北京: 机械工业出版社, 2011.

[3]郁汉琪, 郭健. 可编程序控制器原理及应用[m]. 北京: 中国电力出版社, 2004.