格肩榫是深受人們喜愛的中式傳統榫卯代表之一,但傳統格肩榫不適宜數控加工,因此有必要設計一種新型格肩榫。根據數控加工特征,在保留傳統格肩榫結構特征基礎上,設計了一款新型格肩榫。以櫸木為材料,采用手工和機械加工相結合的方法及數控加工方法分別製作傳統和改良型格肩榫試件,並對這兩種格肩榫進行力學性能和加工效率對比試驗。結果表明:當接合麵積相同時,改良後的格肩榫抗彎強度比改良前提高了19。3%;改良後的格肩榫抗拔強度比改良前提高了17。0%;改良後的格肩榫加工效率較傳統加工方式提高了282。4%。研究表明:格肩榫改良設計方案具有可行性和科學性;力學強度和加工效率相結合的對比研究方法,為其他傳統榫卯的改良設計研究提供了參考。

傳統圈椅結構繁複,其製作工藝要求較高,部分結構加工難度大,導致數控機床加工過程效率較低。以圈椅作為研究對象,結合現有數控機床加工特點和實木榫接合技術要求,將圈椅中不適宜數控加工的楔釘榫和直角榫進行結構改造設計,基於新結構建立圈椅幾何裝配模型,利用有限元分析對圈椅模型進行靜力學分析和抗疲勞性能測試。由此驗證優化後的圈椅榫卯結構可確保其強度符合GB/T10357。3—2013《家具力學性能試驗第3部分:椅凳類強度和耐久性》要求,以期為推進傳統家具的數字化進程提供思路。

基於數字化加工,設計了一種既保留傳統裝配優點又便於數控加工的新型粽角榫,並從加工效率和極限抗彎強度2個方麵驗證了該改良方式的合理性。首先分析了粽角榫加工現狀和數控加工的特征,總結出了榫卯數字化改良的4點原則;根據改良原則,設計了一款新型粽角榫;以櫸木為原料,利用UG軟件和五軸加工設備製作改良型粽角榫,同時采用人工製作傳統粽角榫試件;分別記錄改良型和傳統型粽角榫加工時長並進行對比;通過力學試驗,對改良型與傳統手工粽角榫進行了極限抗彎強度的比較。結果發現,在端麵尺寸均為40 mm×40mm時,由於數控加工的改良型粽角榫尺寸精確且穩定,改良型粽角榫的平均抗彎強度較傳統粽角榫提高7。122%;改良榫卯的加工耗時僅為傳統手工的4。725%,加工效率顯著提升。本研究總結的榫卯優化原則為榫卯結構改良提供了依據,加工時長和力學強度的對比方法也將為判斷改良榫卯的優劣提供理論參考。

本實用新型公開了一種小型數控榫卯機,涉及木材加工設備技術領域。一種小型數控榫卯機,包括固定板和主軸電機,所述固定板兩側內壁均固定有台麵立柱,台麵立柱頂端固定有台麵板,固定板一側頂端設置有Z軸移動裝置,Z軸移動裝置包括第一滑動塊,第一滑動塊頂端設置有X軸移動裝置,X軸移動裝置可以和第一滑動塊一起進行移動,X軸移動裝置包括第二滑動塊。本實用新型設置有Z軸移動裝置,X軸移動裝置和Y軸移動裝置,將待加工木材放置在台麵板上並使用夾具進行固定,通過控製器控製Z軸移動裝置,X軸移動裝置和Y軸移動裝置進行相應的移動,從而帶動主軸電機多方向進行移動,進而帶動安裝在主軸電機上的銑刀對待加工木材的加工。