排刀切片机夹具系统的设计.docx

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排刀切片机夹具系统的设计

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摘要

立木拼花地板是由小枝桠木材作为加工原料，在垂直于树干的方向切成不同形状的木片，最后把这些木片拼装成各种不同的具有精美图案的木地板，在从小枝桠幕僚变化成地板的过程中，就要求要有一套专门的加工设备。

这套设备应包括断料机、成型机、排刀切片机和拼装机。

在排刀切片机的设计中，夹具系统的设计尤为重要，夹具能否快速有效的装夹工件直接关系到排到切片机的加工效率和加工质量。

在选择夹紧机构的时候，从行程、夹紧力、自锁性和布局合理性等方面的分析比较，最后选择了液压夹紧。

液压夹紧具有工作平稳、结构紧凑、夹紧迅速、易于实现自动化等优点。

关键词：

立木、夹具、排刀切片机

Thefixturesystemdesignofslicingmachine

Abstract:

Stumpageparquetflooringisfromsomebranchesofwoodwhichasrawmatericalsforprocessing.Thewoodatthedirectionofperpendiculaobetrunkintothewoodofdifferentshapes.Finallythesedriedassembledintoavarietyofdefferentdesignswithexquisitewoodenflooring.Whenthesmallbranchesbeturnintowoodfloorofthechangeprocess.Itrequiresasetofspecializedprocessingmachines.Thismachineincludeingcuttingmachine、moldingmachine、therowofknifeslicingmachineandmachineassembly.

Intheprocessoftherowofknifeslicingmachinedesigned.Thefixturesystemdesignaccountsforalargeproportion.Itisdirectlytherowofknifeslicingmachineprocessingefficiencyandthequalityofprocessingwhenfixturecanquicklyandeffectivelytoclampingtothewood.Whenchoseclampingmachanism.Fromtheitinerary、theclampingforcesize、sincethelockandtheoceralllayoutfixturereasonablenatureoftheanalysisandcomparison,thefinalchoiceofrectangularclampingscrew.

Rectangularclanpingscrewwhichitinerarylarger、sdlf-lockingperformanceandclampingspeed、andtheeconomy、easeofmaintenanceandsoon.

Keyword:

StumpageFixtureTheroeofknifemachine

第一章前言

1.1我国木地板行业的基本情况5

1.2国内外木材资源现况5

第二章立木拼花地板的市场调查7

第三章立木拼花地板设备和相关情况的假设

3.1基本情况的假设

3.1.1断料机··················································10

3.1.2成型机··················································11

3.1.3切片机··················································12

3.1.4拼花样式·················································13

3.2工艺流程····················································14

第四章夹具设计理论

4.1夹具设计的一般过程···········································15

4.2机床夹具的分类···············································16

4.3夹具的功用··················································17

4.4夹具设计的特点··············································17

4.5夹具的定位原理··············································18

4.6方案的比较和确定

4.6.1夹紧装置的选择···········································20

第五章方案的确定和计算

5.1方案的确定和工作情况简介····································19

5.2电机的选择·················································20

5.3锯片的选择·················································21

5.4夹具的计算

5.4.1羽梳的尺寸、选材和校核·································21

5.4.2液压缸和活塞尺寸的确定·································23

5.4.3活塞行程的确定·········································24

5.5螺钉和螺栓的选择···········································24

结论

致谢

参考文献

第一章前言

1.1我国木地板行业的基本情况

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，木材需求不断攀升，尤其是用于住宅装饰的优质木材与日剧增。

但是与这一形势很不相称的现实是，我国本来就不富裕的森林资源因常年过度砍伐而处于逐年大幅度递减的状况。

据有关资料统计，递减幅度平均在12%以上。

为了阻止这一态势的发展，我国实施了天然林保护工程，并同时在政策上鼓励从国外进口木材，以缓解市场上的供求矛盾，这一举措意义是深远的。

但是，从国外进口木材毕竟要耗费大量外汇，况且国外的森林资源并非取之不尽，实施国际性的天然林保护工程也将为期不远。

那么，我们府该怎么办呢?

加快加大林木的种植是重要的一环，节约木材更是势在必行。

在此推荐一个节约木材、充分利用短材和小材、变废为宝的新产品——全实木拼花地板。

为何冠之以“全实木拼花地板”呢?

这是为了区别于市场上已有的多层胶合板上复贴一层拼花薄木的所谓“实木拼花地板”。

我国木地板行业是一个大型的产业，起源于20世纪80年代。

随着我国经济的蓬勃发展和居民生活水平的日益提高，木地板以其脚感舒适、自然温馨、冬暖夏凉、高典雅等突出的优点，成为人们地面装饰的首选材料，其市场需求呈直线上升趋势。

1999年，我国木地板消费理达7000多万平方米，年销售额80亿元以上，年销量约在15％－20％之间；到如今的年产量3亿平方米，年销售额400多亿和年增长20％－30％，市场前景越来越好。

在我国政府制定的2010年发展目标中，建筑装饰业将成为我国国民经济的支柱产业之一。

木地板作为室内装修的重要材料也将随之发展。

据预测，今后我国木地板市场的年增长率约在10％-20％。

以强化木地板为例，由于其性价比比较高，有望取得更多的地面覆盖材料市场份额。

到2002年，强化木地板已经取得地面覆盖材料10％以上的市场，市场总销量达9000万平方米。

到2005年，强化木地板占有了地面覆盖材料15％以上的市场份额，市场总容量达1.5亿多平方米。

强化木地板在未来5年内将保持两位数的增长速度。

1.2国内外木材资源现况

有关资料表明，现在世界上森林每年以1800万至2000万公顷的速度减少，虽然我国森林面积居世界第五，森林蓄积量位列第七。

但我国是个木材资源非常匮乏的国家，我国的森林覆盖率只相当于世界森林覆盖率的61.3%，全国人均占有森林面积相当于世界人均占有量的21.3%，人均森林蓄积量只有世界人均蓄积量的1/8。

而近年的经济发展又十分迅速，我国的木材需求量不断上升，木材供求缺口很大。

　近年来，国际木材市场变化加剧，主要表现在如下几个方面：

一是大部分木材生产国森林资源日趋紧张，尤其是东南亚、非洲和南美一些传统热带雨林区域，资源状况已经是面目全非，甚至逼近濒危，可采资源匮乏至极。

由此引发全球性木材供应偏紧，特别是珍贵阔叶树种资源大幅度减少，即使再生周期要几十年甚至上百年；

　　二是国际环保呼声日益高涨，保护森林资源，防止或减缓地球气温变暖成为人们普遍关注的话题，国际绿色环保组织的活动更加频繁，而且越来越受人们的欢迎和支持；

　　三是几乎所有木材生产国都调整了林业政策和法律，主要内容为禁止或限制原木出口，提高木材出口关税，鼓励木材再加工和深加工以提高附加值，其主旨皆在于保护本国森林资源，长远经济目标的实现和着眼子孙后代的利益。

尽管国内外木材资源越来越紧张，但在林区却有大量难以利用的小径木、树枝桠堆积，最初往往被遗弃认其腐烂或用作柴火烧掉。

立木拼花地板完全取材于林区难以利用的小径木、树枝桠，它的产生为伐区剩余物的利用开辟了一条新途径。

1.3国内外木材工业的现状与发展趋势

随着世界经济全球化的迅猛发展，全球木材工业发展格局发生了深刻变化，生产要素资源和市场资源全球配置，我国已成为全球木材生产、加工和贸易的大国。

国外木材工业现状是：

欧美发达国家主要利用其森林资源、市场、资本、管理和科技等方面的竞争优势，在木结构建筑、结构用木材、室外用木材、定向刨花板、中密度纤维板、高档家具以及木/塑复合材料等领域保持了遥遥领先的技术优势，并加大全球市场开发力度，在中国、日本、韩国和印度等森林资源缺乏国家大力推广其木结构建筑和室外用木材产品；越南、巴西、马来西亚和印尼等发展中国家主要利用劳动力价格低廉优势，利用本国资源或进口资源，大量制造加工价格低廉的木材产品并出口到欧、美和日本等发达国家和地区；俄罗斯、南美、非洲和太平洋岛国等发展中国家则利用其森林资源优势，主要出口原木。

国外木材工业发展趋势是：

欧美发达国家在保持其竞争优势继续大力开拓国际市场的同时，加速中低端木材产品制造加工业向发展中国家的转移，并加强国内市场保护；越南、巴西、马来西亚和印尼等发展中国家仍将大量木材产品出口但将不断提升出口木材产品技术含量和附加值；而俄罗斯、南美、非洲和太平洋岛国等发展中国家将随其国内经济和社会发展逐步减少原木出口，转而出口初加工产品。

国际木材工业技术发展方向是由木材机械化学加工向木质材料制造和利用转变，原材料组元更加微细化（从原木→锯材→单板→刨花→纤维→化学成分等），木质材料性能更加均质化（木材为各向异性材料，通过组元微细化和科学重组，各向同性程度提高），和高级化（通过材料制造和处理，木材的易燃性、易生物降解性和尺寸稳定性得到大大改善，应用领域也从室内扩大到室外，从表观功能性利用扩大到承载结构性利用）。

国内木材工业现状是：

改革开发近30年来，我国木材工业为了发挥劳动力比较优势，主要利用我国人工林木材资源和全球其它森林资源，大量进口原木和锯材，加工制造价格低廉的木材产品，已经成为木制家具、胶合板、木地板和木门生产加工的世界工厂。

2006年我国木材产品出口额全球第一，进口额全球第二；纤维板、胶合板和细木工板等主要产品产量均居全球第一，家具和阔叶锯材产量均为全球第二，木材工业完成了“由小到大”的转变。

我国木材工业面临的主要问题是木材资源紧张，原木径级越来越小，木材质量越来越差，天然林木材越来越少，人工林木材越来越多；应用领域失衡，结构用材和室外用材市场份额极小，主要集中在非结构用材和室内应用；人造板产品结构不平衡，胶合板和细木工板率先迅速发展，中密度纤维板后来居上，而刨花板发展相对滞后；劳动生产率、自动化程度以及环境保护程度不高；企业生产规模小、技术水平低、专业化程度不高，缺乏技术开发和创新能力。

我国木材工业当前正处于产业结构调整期，发展方式从主要依靠传统要素（如木材资源、资本和廉价劳动力）投入向主要依靠科技进步和提高劳动力素质等新要素转变，产品结构从初级产品向精深加工和高附加值产品转变，经营方式从高投入、高消耗、难循环、低效率的粗放型向低投入、低消耗、可循环、高效率的集约型转变。

我国木材工业发展趋势是：

大力发展工业人工林并扩大木材工业原料范围，减少对国外木材资源的依赖；以“减量化、再利用、资源化”为指导，继续发展木材综合利用、合理利用、节约利用和循环利用技术，发展循环经济，走资源节约型道路；更加注重安全节能环保，走环境友好型道路；高附加值加工利用木材资源，降低生产成本、能源成本和资源成本，提高劳动生产率，进一步提升木材产品的国际市场竞争力；调整木材资源进口结构和产品出口结构，逐步增加初级加工产品进口并减少低附加值产品出口，减少外贸顺差，缓解木材供求矛盾；整合产业资本、金融资本和科技资源，延伸产业链，加强自主品牌建设，产业结构优化升级后将出现一批大型木材加工企业集团和产业集群，木材工业整体素质以及发展质量和效益将不断提高。

第二章立木拼花地板的市场调查

目前，国内外木质地板的生产呈多样化发展，但追求天然纹理，图案简洁大方是其共同点，同时，扩大生产原料的来源和充分利用廉价的小径材，提高木材出材率和产品合格率是致力追求的目标。

立木拼花地板顺应了木质地板的发展潮流，不仅满足了消费者追求天然品质、回归大自然的情怀，而且还有其特有的一些优点。

例如，原料来源广泛，可使用生长范围较广的软、硬杂木和价格低廉的松木、杉木，图案美观大方，具有雅致的大自然纹理，图形多样化，产品结构可调范围大，物理力学性能优越，且建厂投资规模小、生产工艺简单，对民营和乡镇企业极有投资价值。

现在市场上销售的地板主要有三类：

一类是以珍贵树种为原料的平口或企口的地板，如水曲柳、柚木、柞木、山毛榉地板等；二类是以普通树种为原料的平口或企口地板，如杉木、荷木的地板；第三类为竹地板及各种复合地板，如强化地板、三层实木复合地板等。

一、三类地板价格昂贵，工薪阶层一般难以承受，而第二类地板加工粗糙、精度底、尺寸误差大，物理或力学性能指标均不甚理想，而立木拼花地板既有良好的性能，而价格又适中。

较能满足消费者的要求。

下面为木地板的市场价格（平方米价格）：

1）普通杂木地板一般为80元

2）珍贵树种木地板为170——280元

3）各种复合地板为150——250元

4）立木拼花地板是60——250元

从价格方面可以看出，立木拼花地板的价格占很大的优势。

立木型地板就是垂直于树干方向锯切成型后得到的地板块，因其截面是树木生长年轮的花纹，所以抗压强度、硬度和耐磨性均比传统的“横木型”地板高得多，因而其使用寿命比较长。

立木型地板的原料可以利用各种树种。

本论文着重讨论径级在6——12cm的小径木材，尤其是那些弯曲不直、不成材的小径木。

这些原料来源广泛，可以是人工林的间伐，也可以是大型树木的剩余枝木。

而目前的“横木型”地板块其原料多使用优质木材（最小径级12cm以上）。

相比之下，其原料来源要廉价的多。

图2-1

下面对比分析立木型与原木型的优缺点：

1.使用原料情况：

立木型使用小径材、弯曲材，个各树种。

横木型使用木材加工边角料，但边角料数量有限。

或使用12厘米以上径级优质原木。

2.加工特点：

立木锯割容易，易于剔除木材缺陷,易于干燥,变形小.

横木型不易剔除缺陷,不易干燥,变形大.

3.原料利用率:

立木型可达80%

横木型小于40%

4.花纹特色:

立木型自然花纹较独特，比较美观。

人工铺设的花色丰富多彩，任意多变。

能适合很多人的审美观点，但可能不适合一些人的审美观点。

横木型自然花纹较美观，适合人们传统的木纹审美心理。

但人工铺设的花纹较单一，众多的短直线条导致图案杂乱。

5.变形：

立木型几乎不变形，微小变形表现在水平面内，不致影响地面平整。

但有可能向心裂缝，修补后使用无问题。

6.涂漆：

立木型木材端面吸附力强，涂色附着稳定。

横木型涂色附着不实。

综上所述，通过我们的分析所知立木拼花地板无论从生产投资和木地板的经济、适用、美观，性能上来讲都比顺木地板有着无法比拟的优势。

因而它有着广阔的市场前景，这些无不让消费者赏心悦目，能很快的占领市场，也给地板市场带来了活力，同时也为自己占有市场开辟新的地板种类打下坚实的基础。

第三章立木拼花地板设备和相关情况的假设

3.1基本情况的假设

要加工出拼花地板，就应该有一套专门的机器设备，根据我国现在经济还是比发达国家较落后的和劳动力廉价的实际国情，这套设备应该有以下特点：

（1）这套设备适用于地方性的木材生产加工。

首先，设备的成本要得到控制，即造价要在一个投资者能接受的范围内，不能太高，初步估计为6——13万元之间。

（2）这套设备的自动化程度不要求太高。

首先，设备的自动化程度过高，则造价就相应的提高了，虽然操作简单了但设备的维护提高了，要求有专门的技术人员进行维护，不利于小规模的投资者投资建厂。

假设这套加工机器如图3-1：

图3-1基本设备的假想

3.1.1断料机

由于加工的小枝桠（直径在60-120cm）在长度方向上是极其的不规则，所以需要截断成短节后再进行后面的处理，第一步想到的是断料，根据不同直径我设计截断成两种规格：

A型：

140.5mm（直径为60——90mm）

B型：

150mm（直径为90——120mm）

所以，首先要有断料机，断料机结构很简单，有圆盘锯断料，其断料原理如图3-2：

图3-2段料机切割原理

3.1.2成型机

断料后的材料就可以通过成型机加工成横截面为三角形、正方形】菱形、正六边形等形状的材料。

在成型机中，主要是通过一对顶尖从两头顶住木材，顶尖安装在分度盘上，根据不同的形状，刀具可为一把或者两把，刀具每加工一次，木料就被分一个角度，经过几次加工后就能得到想要的不同形状的成型木料。

所以这步由成型机构成。

成型机加工示意图见3-3

图3-3成型机切割原理

3.1.3切片机

成型后的木料就可以通过排刀切片切片。

排刀切片机，它主要由导向机构、夹具、圆盘锯、电动机组成，在导向机构的作用下夹具运动靠近排刀圆盘锯，按设计的要求加工，圆盘锯切断木材后，夹具在导向机构的作用下后退，然后松开夹具，加工好了的立木马赛克家沿箱体滑出，切片机示意图见3-4

图3-4切片机切割原理

成型木料被排刀切片加工后，就能得到各种样式的木片如下图：

图3-5立木样式

在排刀切片后，木片的厚度有几种规格，分别为A：

10mm，B：

12mm，C：

14mm。

3.1.4拼花样式

成型的不同的各种样式的薄木片就可以拼装成各种花样的地板。

如图

图3-6拼花得样式

这里只简单的做出拼花示意图，1立木地板在拼装时，各种正多边形地板有边长相等（或整数倍）的特点，因此在机床设计、地板规格标准化和用户铺装购买时，只须确定边长参数，便可自由选取组合拼花，从而使多边形的图案、多边的品种显得简单明了。

2按图案变化分析、可确定立木颗粒地板的基本形状为正三边形、正四边形、正六边形、正八变形和正十二边形，从而为加工机床的设计提供了重要设计依据，使机床的设计能够尽可能的满足基本形状的加工，而较广泛适于用户需要，成为立木颗粒地板加工机床的较优设计方案。

在这里，我只阐述了加工拼花木片的机械加工的加工原理，但是，要能做出合格的地板来，还需要对成型木料和木片做一些化学的、物理的处理，比如蒸煮、干燥、砂光、涂漆等。

3.2工艺流程

结合木地板在生产中需要进行化学的、物理的处理方法，编制工艺流程图如下：

原料准备选料截断蒸煮处理干燥

纵向成型加工

切片

涂胶

包装入库干燥涂漆砂光拼板

第四章夹具设计理论

4.1夹具设计的一般过程：

一般情况下，夹具设计大致可以分为四个步骤，即收集和研究有关资料，确定夹具的结构方案，绘制夹具总图和确定并标注有关尺寸、公差和技术要求等。

1.收集和研究有关资料工艺人员在编制零件的机械加工工艺过程中，应提出相关的夹具设计任务书，对其中定位基准、夹紧方案及有关要求作出说明。

为了使所设计的夹具能够满足上述要求，设计前要认真的收集和研究如下资料：

（1）生产批量

（2）零件图及工序图

（3）零件工艺规程

（4）夹具的典型结构和相关标准

2.确定夹具的结构方案在广泛收集和研究有关资料的基础上，这时拟定夹具的结构方案，主要包括：

（1）根据工件的定位原理，确定工件的定位方式、选择定位元件；

（2）确定工件的夹紧方式，选择适宜的夹紧装置；

（3）确定刀具的对准和引导方式，选择刀具的对刀和导引元件

（4）确定其他元件或装置的结构形式，如定向元件、分度装置等；

（5）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构及尺寸。

3.绘制夹具总图

4.确定并标注有关尺寸及技术条件

4.2机床夹具的分类：

应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。

4.2.1机床夹具的类型：

  夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。

   在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。

在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。

机床夹具的种类繁多，根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具五大类。

①通用夹具 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。

这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。

这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。

其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。

②专用夹具 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。

在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。

专用夹具的设计周期较长、投资较大。

专用夹具一般在批量生产中使用。

除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。

③可调夹具 某些