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。

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。

在我國大力發展綠色建築,木材產量逐漸恢複以及竹製品產業日趨完善的背景下,依托於既有木結構建築技術大力發展竹,木以及竹木混合結構建築已成必然趨勢。研究選取京郊傳統木結構民居建築為研究對象,以傳統民居更新中榫卯技藝的傳承與創新為導向,主要通過實物模型製作以接近真實再現的方法,從傳統民居建築木構架中的榫卯,傳統榫卯與圓榫圓卯的比較分析,圓榫圓卯的數控製作及性能優化,圓榫圓卯與傳統木構架空間的耦合,傳統民居更新中圓榫圓卯的應用設計五個方麵進行論述,研究,探討了古老的圓榫在當代數字建造技術快速發展的背景下的傳承,創新及活化之法。本文共有七個章節,主要內容如下:首章為緒論,簡要闡述了本課題的研究背景,研究對象,研究內容,研究目的,研究意義,研究現狀,研究方法及技術路線。第二章以北京地區現存最大古驛站遺址——榆林堡為例,係統性闡述了當地傳統民居木構架類型,特點以及木構架中的榫卯。第三章在對傳統榫卯的構造類型及其特點進行歸納總結的基礎上,從木作工具技術的角度闡釋傳統榫卯形式的當代演變邏輯,論證圓榫圓卯節點的當代合理性,進而提出傳統榫卯簡化設計方法以及榫卯簡化程度的評估策略,並簡要分析了圓榫圓卯實際應用的可行性。在此過程中,研究初步探索了重組竹的銑切加工工藝。第四章是本文的核心章節,以數字建造背景下的圓榫圓卯性能優化為導向,主要采取實物模型製作以接近真實再現的研究方法,首先對NAST機械臂平台數控加工木構件的靈活性,非線性以及批量化定製等功能特征進行實測;其次通過精度實驗對該平台在加工精度方麵的問題展開研究並提出優化之策;進而設計並進行了圓榫圓卯的性能試驗,對圓榫圓卯間的摩擦力以及組合後的開裂特征進行測試。在此基礎上,針對圓榫圓卯的構造缺陷,從初步選材,節點構造,到構件和構架三個層麵提出綜合優化設計策略。第五章則是以木構架空間營造為主線,探索圓榫圓卯這一全新木構架體係與傳統木構架體係(以延慶榆林堡為例),這兩種一新一舊截然不同的結構體係,在空間形成上由間到屋,由屋到院,由院到組團乃至整個聚落之空間形成的耦合性。第六章以榆林堡人和街更新為例進行模擬應用設計,探索圓榫圓卯在京郊傳統木結構民居更新中的實踐應用策略並做出設計,完成研究閉環。最後一章為全文總結,主要對文中研究成果,創新點及其意義加以總結,並對研究的不足之處予以分析。本文對傳統榫卯木構架營造技藝傳承與創新的研究,完善了傳統民居更新改造設計與現代木結構建築設計理論與方法,在基本理念層麵建立了傳統建築榫卯構造與當今建築數字化智能化發展的遞進關聯,從數字建造,裝配式建築角度對探索和推進我國的裝配式木結構建造體係,榫卯木結構建築的綠色可持續發展具有重要的實踐意義。

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。