本文總結了寧式家具產生的背景以及寧式家具在用材、造型、裝飾、結構上的特點,分析了實現寧式家具現代化的可行性,提出了實現寧式家具現代化的主要內容包括造型裝飾的現代化、材料多元化、結構可拆裝化和加工工藝工業化。 傳統寧式家具的造型裝飾(雕刻、鑲嵌)題材豐富,但均為手工製作,工藝複雜,與現代生活方式和審美有差異,很難適合於現代加工技術手段。 寧式家具的現代化研究是繼承傳統寧式家具文化的主要手段之一。造型裝飾的現代化不是將原有的造型或者裝飾直接移植到現代的家具設計中,而是要在深刻理解其文化內涵的基礎上,提煉其精要,運用於現代設計,主要的手段是造型裝飾元素符號化和風格神韻化。實現造型裝飾元素符號化的主要方法包括對原有造型裝飾元素的概括簡化、幾何重構、變形等方法。實現風格神韻化的方法包括意境捕捉法、要素解構法、理念今用法、局部改良法等。由於硬木資源的匱乏,在現代寧式家具的設計中,必須實現用材的多元化,且所用材料需具備可再生、易雕刻、不易變形、表現力好、手感好等特點。傳統寧式家具均采用榫卯連接結構,難以實現可拆裝和工業化生產,通過簡化榫卯結構,采用現代的五金連接件和32mm係統結構設計,可以實現寧式家具結構的可拆裝化,並可利用現代的加工技術條件實現工業化生產。雕刻、鑲嵌、表麵塗裝是傳統寧式家具的主要表麵裝飾手法。利用現代的數控機床,可以實現現代化雕刻加工；采用CAD/CAM技術,可以實現鑲嵌工藝的現代化；利用硝基漆和聚氨酯漆,可以實現塗飾的流水線生產。 基於對傳統手工藝的保護和少數人對古典家具的熱忱,論文還討論了製作仿古寧式家具的必要性和製作過程。

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×40 mm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。

研究以榫卯的當代傳承為導向,在綜合分析圓榫圓卯特點以及梳理圓榫圓卯在現代木結構建築中應用實例的基礎上,對"機械臂平台"數控製作圓榫圓卯的特點,誤差及其影響因素展開研究,並基於實物模型製作以接近真實呈現的方法,從構造,材料和構架三個方麵對圓榫圓卯木構架的優化方法展開了進一步的闡述,以期推動建築用榫卯製作的數字工業化進程,促進中國傳統木結構建築在當代的創新實踐發展。研究從數控製作層麵對榫卯的研究具有創新意義,從裝配式建造層麵對中國特色木結構建築體係的發展具有實踐意義。

目的榫卯結構尺寸的確定是編寫榫卯數控加工代碼的前提,也是實現榫卯數控加工的基礎,但現有的通過反複修改榫卯幾何模型確定榫卯尺寸的方式,效率低,難度高,嚴重影響了榫卯數字化加工的發展。因此,有必要設計一種榫卯尺寸智能化確定的方法。方法以改良型格肩榫為例,首先利用參數化的設計思想,建立格肩榫的數學模型並提取了格肩榫尺寸參數;然後根據榫卯裝配體零件的特征,基於裝配約束,從位置關係和配合關係兩個角度,建立格肩榫尺寸參數間的關係函數;再基於工藝約束,從數控加工方式,市場調研結果和工藝知識這3個方麵,確定部分尺寸的取值範圍和預設參考值,並建立尺寸參數與工藝約束間的關聯函數;最後,以零件的斷麵尺寸為輸入參數,整合關聯函數,取值範圍和預設參考值,建立尺寸參數關聯函數表。結果通過建立榫卯數學模型,提取了榫卯各類尺寸參數;根據榫卯裝配和工藝約束,成功建立了榫卯尺寸參數間的函數關聯,並獲取了尺寸參數的取值範圍和預設推薦值;通過建立尺寸參數關聯函數表,實現了隻需輸入榫卯零件的斷麵尺寸,係統就可以自動輸出榫卯其他尺寸參數值。結論在裝配和工藝兩方麵綜合約束函數基礎上建立的榫卯尺寸智能確定方法,是對榫卯工藝知識的數字化整理和重用,不僅能實現榫卯尺寸的智能確定,也為實現榫卯乃至實木加工的智能製造提供了基礎條件。

開榫機是實木加工的核心裝備,也是木工行業生產中應用數控技術的機床之一,開榫機是實木家具機械最獨特的設備,傳統開榫機非常完善,近代新型開榫機技術的進步主要體現在數控,自動化,一次成型和專業化上,但是國內市場上還沒有完成多種古典家具複雜榫頭的機床。 本課題針對家具複雜榫頭的加工工藝,提出一種四軸古典家具榫卯複合加工中心的方案,在已有原型機的基礎上,並根據該方案對四軸古典家具榫卯複合加工中心的結構進行設計與優化。 通過對家具複雜榫頭結構尺寸和工藝要求的分析,確定四軸古典家具榫卯複合加工中心的組成和布局,並在研。。。 展開 開榫機是實木加工的核心裝備,也是木工行業生產中應用數控技術的機床之一,開榫機是實木家具機械最獨特的設備,傳統開榫機非常完善,近代新型開榫機技術的進步主要體現在數控,自動化,一次成型和專業化上,但是國內市場上還沒有完成多種古典家具複雜榫頭的機床。 本課題針對家具複雜榫頭的加工工藝,提出一種四軸古典家具榫卯複合加工中心的方案,在已有原型機的基礎上,並根據該方案對四軸古典家具榫卯複合加工中心的結構進行設計與優化。 通過對家具複雜榫頭結構尺寸和工藝要求的分析,確定四軸古典家具榫卯複合加工中心的組成和布局,並在研究家具複雜榫頭的製造工藝基礎上,對機床的部件結構進行詳細的設計分析。采用SolidWorks對四軸古典家具榫卯複合加工中心結構進行三維建模,並通過虛擬裝配仿真,建立加工中心虛擬樣機,為後期加工中心靜態分析,模態分析打下基礎。 針對四軸古典家具榫卯複合加工中心的工作特性對整機結構進行有限元仿真,基於有限元理論對整機的靜動態特性進行分析,分析結構薄弱點,並對關鍵功能部件(立柱)建模,分析和優化。以提高立柱的抗振性能為出發點,通過改變四軸古典家具榫卯複合加工中心立柱的內部結構,尋求優化立柱的設計方案。以改變立柱結構固有頻率為優化目標,提出該立柱結構的優化方案,並對方案進行分析。分析結果表明,在保持結構質量穩定的情況下,立柱的動態性能有了相應的提高。 通過對複合加工中心的夾具係統進行分析,列出夾具係統的拓撲結構,低序體陣列和特征矩陣。並對夾具係統進行誤差分析,建立了空間誤差模型。判斷裝配精度對加工精度的影響,並對夾具係統進行優化改造,通過實際加工,驗證優化改造的合理性。 收起

本發明提供了一種多自由度的四軸數控斜榫機,包括床身,刀架及刀具;床身包括長軸,水平台麵和X軸移動軌道;刀架整體安裝在X軸移動軌道上,包括機座,機架及裝刀台,機座由X軸驅動裝置驅動沿X軸移動軌道可滑動地安裝,其上具有Y軸移動軌道;機架由Y軸驅動裝置驅動沿Y軸移動軌道可滑動地安裝,其上具有Z軸移動軌道;裝刀台由Z軸驅動裝置驅動沿Z軸移動軌道可滑動地安裝,其上具有退刀軌道;刀具由退刀驅動裝置驅動沿退刀軌道可滑動地安裝。本發明的優點在於,加工先進,結構優化,對各種型式的榫卯結構實現快速,高質的加工;解決榫卯加工過程中出現的爆邊現象;另外本機擁有數個刀具,每個刀具都有退刀裝置,換刀速度快,縮短加工時間。