开题报告-自动化剖竹机的设计

课题名称基于UG10.0的自动化剖竹机机械系统设计2022年3月17日毕业设计（论文）选题的目的和意义我国素有“竹子王国”之称，有竹子40多属，500多种，竹林面积和蓄积量均居世界前列。目前，我国有竹林面积720万hm2，其中纯竹林420万hm2（毛竹占300万hm2)。除黑龙江、吉林、内蒙古、新疆外，各省(区)均有竹子分布和栽培，其中福建、江西、浙江、湖南4省的竹林面积占全国竹林总面积的1/2，毛竹占80%以上。随着我国政府对竹材资源开发与利用的高度重视，我国的10大竹乡(浙江安吉、浙江临安、福建建瓯、福建顺昌、广东广宁、贵州赤水、安徽广德、湖南桃江、江西宜丰、江西崇义)的竹材加工业都得到了突飞猛进地发展。尤其是浙江省安吉县既是我国著名的竹乡，又是我国最大的竹材加工机械生产基地。自1993年生产第一台自行研发的竹材加工机械开始，到目前竹材加工机械产品涉及8大系列200多个品种，年销售竹材加工机械不仅占据了国内90%以上的份额，而且远销世界大部分竹产区。安吉县目前有竹材加工机械生产企业几十家，年生产销售产品3万余台，产值逾1.5亿元。我国竹材工业经济发展迅速,2021年就广西的竹材工业产值就超过了3000亿元，竹材加工业促进了区域经济的发展，尤其在我国南方竹材主要产区，竹材加工业已经成为农民增收的重要手段，调节着竹产区区域经济结构和发展模式。目前我国竹材市场庞大，竹制品应用于各个领域，包括民用和工业都应用广泛，但无论是作为家具的民用物品，还是作为集装箱地板的工业商品，竹材的备料工段加工流程都是一样的。需要将原竹锯切为具有一定长度的竹段，而后剖分成一定宽度的竹条,最后将竹条经过刨削加工形成一定规格的四面规则平滑的标准竹条。在竹材利用的初期，大多采用劈刀、砍刀等对原竹进行剖分，完全处于手工作业阶段。采用手工剖分原竹加工方式，不仅效率低，次品率居高不下，且劳动强度大，对劳动者的体力有很大要求，同时危险系数高。随着国家林业政策的推行，竹工机械也得到了相应的发展，相继出现了一批半机械化，半自动化的竹材前序工段加工机械，这解放了部分从业劳动力，加速了竹产业的发展，起到了一定的积极作用。20世纪30年代之前，世界各地的竹材工业开发处于空白状态，基本采用手工操作加工。随着工业革命进行，木材资源逐渐匮乏，对竹材资源的工业开发也进入人们的视野。我国最早使用机械进行竹材加工的是台湾省地区。随后在20世纪70年代，我国大陆陆续引进竹材加工设备。进入本世纪后，随着国家对木材天然林的禁伐，人们对竹材资源越来越重视，竹材加工机械也得到了广阔的发展空间。特别近十年来，我国对竹材前序工段加工机械的研发与制造业进行了一些探索，研发了-些新设备。这对于研究和发展包括竹材破竹设备在内的竹材工业前序工段高效加工装备具有重要的意义。二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键，有何创新之处本论文研究一种自动化剖竹加工设备，实现直径70~160mm，长度500~2500mm竹筒自动的自动上料、自动测量直径、自动夹持与对中、自动刀盘定位、自动换刀、自动破竹、自动送料、自动分拣等功能。根据剖竹方法研究自动进料快速对心自动化剖竹设备的整体结构，并完成三维模型和仿真分析，验证结构的可靠性;完成整机的加工与装配，并进行试验验证。1.研究的主要内容（1）研制自动化剖竹加工设备研究自动化剖竹加工设备的整机结构，开发自动上料、自动测量直径、自动夹持与对中、自动刀盘定位、自动换刀、自动破竹、自动送料、自动分拣机构。（2）设备整体布局与结构设计研究了自动化剖竹机的布局，确定了总体的结构方案。通过合理的功能机构布局，对动上料、自动测量直径、自动夹持与对中、自动刀盘定位、自动换刀、自动破竹、自动送料、自动分拣等机构进行设计，确定主要核心机构的主要参数。完成整机结构设计，并建立三维模型。（3）刀盘及破竹刀具关键部位有限元分析利用有限元分析软件ANSYS建立刀盘及破竹刀具关键部件的有限元模型，结合设计结构的受力情况，进行结构受力分析，以保证刀盘刀具强度，刚度等满足使用要求。2.主要问题（1）竹筒中心定位竹筒在剖分过程中需要将竹段中心与刀具中心保持一致，托竹盘将竹段推向刀具中心，对竹筒进行剖分，将不同直径的竹段进行定位检测，找准中心，这是技术难点之一。（2）竹段直径检测及自动更换刀具为了保证竹筒剖分出来的竹条规格一致以及竹筒出材率，需要根据竹筒大小不一的直径，进行自行切换刀具。在加工过程中需对不同形态的竹筒进行直径检测，同时与刀盘及自动换刀系统建立协调和适配，这是技术难点之一。（3）竹段自动上料将形状长短不一、弯曲度不一致、重量不等的竹筒完成逐个走位、自动上料，以节约人工，这是技术难点之一。三、研究方案1.自动化剖竹加工技术方法确定为了掌握传统竹材破竹设备的特点、参数和工作原理，需要对现有的竹材破竹设备进行调查和研究。为了解决竹材破竹设备的自动化程度不高的问题，需要引进木材加工行业或其它材料加工行业的先进技术。2.自动抓取、对心定位、直径检测机构设计设计双端V字型抓取装置，实现竹段中心与V字型抓取装置的中心定位，同时V字型抓取装置中心与刀具的中心定位，在竹段的剖分过程中，开发双定位技术,并且在V字型抓取装置和进料装置设置直径检测装置。3.刀盘及自动换刀机构设计设计刀盘及自动换刀机构，将V字型抓取装置测量的直径信号，经过PLC计算出该竹段剖分出竹条的数量，选择出合适的刀盘，自动转换到相应的刀位，实现自动定级破竹加工设备的自动换刀的功能。4.推竹机构设计推竹机构的运动台通过链传动与电机相连，电机通过链传动将动力传递给运动台，运动台带动着托住盘向刀盘方向运动。5.自动上料机设计为了使自动定级破竹加工设备能连续稳定地进行破竹动作，竹段上料机的设计不仅要能够实现竹段自动稳定的持续上料，确保设备的工作效率，而且易于统一控制竹段规格使得剖分的竹条大小宽窄更加的统一，利于后期加工，设计具有检测控制功能的链条传动机构来实现竹段分步、持续稳定上料，保证设备能够的稳定地和可靠地进行上料。四、主要参考文献目录[1]梁国健.新型自动化破竹机优化设计与研究[D].广西师范大学,2019.[1]孙天.竹条自动分选机的设计[D].广西师范大学,2017.[2]IdeasonPolicyFrameworkofChina’sBambooIndustryDevelopment[J].ChineseForestryScienceandTechnology,2006(04):33-45.[3]常飞虎,周建波,傅万四,孙晓东,张彬,卿彦,刘占明,陈忠加.自动进料快速对心数控自动破竹机研制与试验[J].中南林业科技大学学报,2021,41(03):177-186.DOI:10.14067/ki.1673-923x.2021.03.019.[4]马程浩.自动定级破竹加工设备研究[D].宁夏大学,2017.[5]胡文凯.基于虚拟样机技术的破竹机构设计与试验[D].四川农业大学,2019.DOI:10.27345/ki.gsnyu.2019.000405.[6]马程浩,傅万四,周建波,王昱潭,张彬.竹材破竹技术设备发展现状及未来趋势[J].木材加工机械,2016,27(05):56-59.DOI:10.13594/ki.mcjgjx.2016.05.015.[7]于文吉.我国重组竹产业发展现状与趋势分析[J].木材工业,2012,26(01):11-14.DOI:10.19455/j.mcgy.2012.01.005.[8]李志仁,徐杨.加速竹材加工机械开发,充分利用我国竹材资源[J].中国人造板,2006(03):23-24+28.[9]LinLi,XueshiYao,XinghuaZhang,XiaohuaZhong,WanshenXiao.VibrationAnalysisofHubMotorBasedonANSYS[C]//.Proceedingsof2021The2ndInternationalConferenceonMechanicalEngineeringandMaterials(ICMEM2021).,2021:193-198.DOI:10.26914/kihy.2021.037815.[10]StaticStructuralSimulationAnalysisofLeafSpringusingAnsysWorkbench[J].InternationalJournalofInnovativeTechnologyandExploringEngineering,2020,9(8).[11]刘亚捷.某模拟训练台驱动装置设计与仿真分析[D].中北大学,2021.DOI:10.27470/ki.ghbgc.2021.000043.[12]姜新波,龙倩倩,任洪娥.剖竹机自动对心机构的研究与设计[J].木材加工机械,2014,25(01):14-16.DOI:10.13594/ki.mcjgjx.2014.01.002.[13]龙倩倩.剖竹加工工艺分析及其数控加工机床的设计[D].东北林业大学,2014.[14]温永璐,刘天湖,李桂棋,聂湘宁,陈凤明,吴子迪,曾文,杨鹏辉.智能剖竹机上料机械手的设计优化[J].机械设计,2021,38(02):54-59.DOI:10.13841/ki.jxsj.2021.02.009.[15]杨春梅,包玉莹,李宁,任洪娥,马岩,邢力平.剖竹机上料机构[J].木材[16]加工机械,2015,26(03):1-3.DOI:10.13594/ki.mcjgjx.2015.03.001.[17]吴哲,包玉莹,马岩,任洪娥,杨春梅.数控剖竹机的研究与设计[J].木材加工机械,2014,25(02):15-17.DOI:10.13594/ki.mcjgjx.2014.02.003.五、毕业设计（论文）工作进度计划2022.2.10查阅文献2022.2.20开题报告2022.2.25专题翻译2022.2.28～2022.3.3确