竹材原態(tài)多方重組單元六面成型技術(shù)與設(shè)備研究.pdf

1、我國(guó)竹材資源豐富，利用竹材天然的優(yōu)良特性開(kāi)發(fā)新型竹材原態(tài)多方重組材料及其相關(guān)技術(shù)設(shè)備，可有效的緩解我國(guó)木材供需矛盾，可用在建筑結(jié)構(gòu)梁柱材，可替代或者部分替代木材、鋼材、水泥等建筑材料，拓展竹材應(yīng)用領(lǐng)域，提高其附加值。
　　本論文旨在提出一種竹材原態(tài)多方重組材料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備——竹材原態(tài)多方重組單元六面成型裝備。此研究屬于綠色化農(nóng)林非木質(zhì)材料制造技術(shù)及設(shè)備，具有較好的市場(chǎng)前景，可促進(jìn)竹材原態(tài)多方重組材料的工業(yè)化生產(chǎn)，有助于促進(jìn)廣

2、大竹產(chǎn)區(qū)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，符合國(guó)家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)新農(nóng)村的指導(dǎo)方針。
　　本文的研究由林業(yè)行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)“竹材原態(tài)多方重組建筑材料制造技術(shù)及設(shè)備研究”（200904057）項(xiàng)目資助。開(kāi)展創(chuàng)新性研究，將毛竹經(jīng)過(guò)預(yù)處理工藝處理得到符合要求的原竹段，通過(guò)對(duì)整竹結(jié)構(gòu)性能的研究，總結(jié)出竹材原態(tài)多方重組單元六面成型工藝并研發(fā)了竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設(shè)備。本文對(duì)竹材預(yù)處理工藝、六面成型技術(shù)及其成型設(shè)備進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：<

3、br>　?。?）竹材預(yù)處理工藝研究
　　竹材預(yù)處理工藝主要包括竹材選取、鋸切定段、竹段去竹青、竹段鉆孔、竹段蒸煮、填充、竹段干燥等。在此過(guò)程中，關(guān)鍵技術(shù)為提高整竹的強(qiáng)度、防裂、耐候性能，在實(shí)際的工藝生產(chǎn)過(guò)程中，即為竹段的蒸煮、填充及干燥技術(shù)。竹段的蒸煮采用氯化鈉和醋酸混合溶液，常壓下進(jìn)行沸水蒸煮以達(dá)到竹材軟化、防蟲(chóng)、防腐、耐候和保持竹材穩(wěn)定性的要求；竹段的填充采用明礬和聚乙二醇的混合溶液高溫高壓狀態(tài)下進(jìn)行，通過(guò)熱力蒸煮的方式把明礬

4、和聚乙二醇填充到竹材細(xì)胞間隙和薄壁組織中，預(yù)防竹段開(kāi)裂，提高其穩(wěn)定性。竹段采用蒸汽熱處理干燥，干燥后竹段含水率達(dá)10％～12%。
　?。?）竹材原態(tài)多方重組單元六面成型技術(shù)研究
　　竹單元的六邊形化處理允許竹單元保留原有的部分圓弧特征。竹材原態(tài)多方重組單元的正六邊形化度不能低于40%，優(yōu)選參數(shù)為60%~80%，正六邊形化度越高，相互接觸面積越大。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的竹材性能較脆、單個(gè)的竹材承載能力差，易開(kāi)裂，同時(shí)竹材因竹節(jié)的存在，在

5、加工過(guò)程中很容易竄動(dòng)或被壓裂，因此在竹材的加工過(guò)程中必須要具有帶有彈性的壓緊裝置和引導(dǎo)竹材走向的導(dǎo)向裝置，整個(gè)加工過(guò)程應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一次加工六面成型，加工過(guò)程中必須保證竹單元表面的光潔度和截面正六邊形化度。通過(guò)分析，選擇一次銑削加工成為六邊形的加工方案。
　　（3）竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設(shè)備研究
　　竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設(shè)備，由送料裝置、切削裝置、定位裝置、除塵裝置及其他輔助裝置構(gòu)成，送料裝置采用外置方式可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的

6、搬運(yùn)安裝。定位裝置是六面成型加工的關(guān)鍵，整個(gè)加工過(guò)程中都必須保證對(duì)竹單元的精準(zhǔn)定位。設(shè)備在送料裝置和定位裝置中分別實(shí)現(xiàn)對(duì)竹單元的2維定位，送料裝置和定位裝置中均含有彈簧組件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)竹單元的柔性擠壓。切削裝置含有4根切削刀軸，加工竹材的直徑為20mm~150mm。切削裝置中的平銑刀采用普通的木工平銑刀，立銑刀采用課題組自主研發(fā)的120°角型刀具。除塵裝置的目的是保證設(shè)備持續(xù)運(yùn)作，除塵裝置的風(fēng)速為30 m/s~34m/s，每小時(shí)的風(fēng)量為7

7、650m3~8650 m3，氣源由空壓機(jī)提供，壓力為0.5MPa~0.8MPa。送料壓輪的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了進(jìn)料速度的快慢，試驗(yàn)表明無(wú)極調(diào)速時(shí)進(jìn)料速度為6m/min~24m/min較為合理，變頻調(diào)速時(shí)進(jìn)料速度為6m/min~30m/min較為合理。
　?。?）竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設(shè)備性能評(píng)析
　　在前期的試驗(yàn)過(guò)程中，送料裝置和定位裝置能夠較好地滿足加工要求，可保證加工過(guò)程的平穩(wěn)性及加工精度；切削裝置各根刀軸均能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的徑

8、向和軸向尺寸調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.1mm，可保證加工的精度。設(shè)備通過(guò)對(duì)刀具切削順序的調(diào)整，能夠有效地避免加工過(guò)程中竹單元的扭轉(zhuǎn)，刀軸的轉(zhuǎn)速為6000r/min，能夠保證加工后竹單元表面的光潔度。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，切削裝置運(yùn)行平穩(wěn)，經(jīng)檢測(cè)平銑刀的徑向圓跳動(dòng)為0.02mm，軸肩端面圓跳動(dòng)為0.01mm；立銑刀的徑向圓跳動(dòng)為0.03mm，軸肩端面圓跳動(dòng)為0.01mm；除塵裝置能夠及時(shí)的將竹屑排出可保證設(shè)備持續(xù)運(yùn)作；設(shè)備設(shè)置有6個(gè)行程開(kāi)關(guān)，能夠?qū)υO(shè)