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我国竹材资源丰富,利用竹材天然的优良特性开发新型竹材原态多方重组材料及其相关技术设备,可有效的缓解我国木材供需矛盾,可用在建筑结构梁柱材,可替代或者部分替代木材、钢材、水泥等建筑材料,拓展竹材应用领域,提高其附加值。本论文旨在提出一种竹材原态多方重组材料生产的关键技术设备——竹材原态多方重组单元六面成型装备。此研究属于绿色化农林非木质材料制造技术及设备,具有较好的市场前景,可促进竹材原态多方重组材料的工业化生产,有助于促进广大竹产区新的经济增长点,符合国家农业产业发展规划和建设新农村的指导方针。本文的研究由林业行业科研专项“竹材原态多方重组建筑材料制造技术及设备研究”(200904057)项目资助。开展创新性研究,将毛竹经过预处理工艺处理得到符合要求的原竹段,通过对整竹结构性能的研究,总结出竹材原态多方重组单元六面成型工艺并研发了竹材原态多方重组单元六面成型设备。本文对竹材预处理工艺、六面成型技术及其成型设备进行研究,主要研究内容及结论如下:(1)竹材预处理工艺研究竹材预处理工艺主要包括竹材选取、锯切定段、竹段去竹青、竹段钻孔、竹段蒸煮、填充、竹段干燥等。在此过程中,关键技术为提高整竹的强度、防裂、耐候性能,在实际的工艺生产过程中,即为竹段的蒸煮、填充及干燥技术。竹段的蒸煮采用氯化钠和醋酸混合溶液,常压下进行沸水蒸煮以达到竹材软化、防虫、防腐、耐候和保持竹材稳定性的要求;竹段的填充采用明矾和聚乙二醇的混合溶液高温高压状态下进行,通过热力蒸煮的方式把明矾和聚乙二醇填充到竹材细胞间隙和薄壁组织中,预防竹段开裂,提高其稳定性。竹段采用蒸汽热处理干燥,干燥后竹段含水率达10%~12%。(2)竹材原态多方重组单元六面成型技术研究竹单元的六边形化处理允许竹单元保留原有的部分圆弧特征。竹材原态多方重组单元的正六边形化度不能低于40%,优选参数为60%~80%,正六边形化度越高,相互接触面积越大。经过预处理的竹材性能较脆、单个的竹材承载能力差,易开裂,同时竹材因竹节的存在,在加工过程中很容易窜动或被压裂,因此在竹材的加工过程中必须要具有带有弹性的压紧装置和引导竹材走向的导向装置,整个加工过程应该实现一次加工六面成型,加工过程中必须保证竹单元表面的光洁度和截面正六边形化度。通过分析,选择一次铣削加工成为六边形的加工方案。(3)竹材原态多方重组单元六面成型设备研究竹材原态多方重组单元六面成型设备,由送料装置、切削装置、定位装置、除尘装置及其他辅助装置构成,送料装置采用外置方式可实现独立的搬运安装。定位装置是六面成型加工的关键,整个加工过程中都必须保证对竹单元的精准定位。设备在送料装置和定位装置中分别实现对竹单元的2维定位,送料装置和定位装置中均含有弹簧组件能够实现对竹单元的柔性挤压。切削装置含有4根切削刀轴,加工竹材的直径为20mm~150mm。切削装置中的平铣刀采用普通的木工平铣刀,立铣刀采用课题组自主研发的120°角型刀具。除尘装置的目的是保证设备持续运作,除尘装置的风速为30m/s~34m/s,每小时的风量为7650m~3~8650m~3,气源由空压机提供,压力为0.5MPa~0.8MPa。送料压轮的转速决定了进料速度的快慢,试验表明无极调速时进料速度为6m/min~24m/min较为合理,变频调速时进料速度为6m/min~30m/min较为合理。(4)竹材原态多方重组单元六面成型设备性能评析在前期的试验过程中,送料装置和定位装置能够较好地满足加工要求,可保证加工过程的平稳性及加工精度;切削装置各根刀轴均能够实现独立的径向和轴向尺寸调节,调节精度为0.1mm,可保证加工的精度。设备通过对刀具切削顺序的调整,能够有效地避免加工过程中竹单元的扭转,刀轴的转速为6000r/min,能够保证加工后竹单元表面的光洁度。设备运行过程中,切削装置运行平稳,经检测平铣刀的径向圆跳动为0.02mm,轴肩端面圆跳动为0.01mm;立铣刀的径向圆跳动为0.03mm,轴肩端面圆跳动为0.01mm;除尘装置能够及时的将竹屑排出可保证设备持续运作;设备设置有6个行程开关,能够对设备及操作者起到较好地保护作用;设备中控制面板的设置使得设备的调节更加方便。试验表明竹材原态多方重组单元六面成型设备在运行过程中定位准确可靠,运行平稳,噪声小,生产能力为1563.4m~3/y。加工出的竹单元六面型材形状规则,竹单元正六边形化度为60%~80%,表面光洁度较好,能满足制造竹材原态多方重组材料生产要求。