小径材小六棱柱体精准成型机的三维实体设计与仿真分析

    大断面六棱柱体集成材是由小六棱柱体通过涂胶、组坯与加压制作而成，小六棱柱体精准成型机是最关键的生产设备之一，对于保证小六棱柱体的尺寸精度和表面质量至关重要，否则小六棱柱体在胶合时会受力不均匀，木材压缩比例不一致，导致胶合后集成材的内应力过大，容易产生开裂、变形等缺陷。

    随着计算机应用技术的发展，计算机仿真已成为现代极为重要的科研手段，在可行性论证、工程设计和寻求最佳方案等方面发挥着重要作用。笔者应用，对精准成型机进行三维实体建模与动态仿真分析，根据分析结果发现设计中的缺陷并及时改进，为进行物理样机的制造提供依据。

1 小六棱柱体精准成型机工作原理与设计思路

    1.1 工作原理

    先将长短不一的小六棱柱体毛坯指接成长度为3000mm的小六棱柱体毛坯，再通过小六棱柱体精准成型机，加工成精确的小六棱柱体单元。小六棱柱体精准成型机的工作原理如图1所示。

图1 小六棱柱体精准成型机的工作原理

    小六棱柱体毛坯的一个侧面在侧向压紧装置3的压力下，紧靠倾角为60°的靠山2进料。进给履带1是针刺履带，履带对工件的压力由压紧气缸6提供。小六棱柱体毛坯由针刺履带实现进给，依次通过下水平刀轴8、右立刀轴9、左立刀轴11、上水平刀轴13，完成对小六棱柱体六个表面的精准加工，最后由出料装置14牵引运输到传送带上。

    根据加工对象以及产能等因素的要求，设定小六棱柱体精准成型机的技术指标：三种规格的小六棱柱体毛坯的横截面内接圆直径为75、95、115mm，长度均为3000mm，进给速度15m/min；加工三种规格小六棱柱体的横截面内接圆直径为70、90、110mm，小六棱柱体的直线度≤1mm/m。

    1.2 设计思路

    在分析研究现有四面刨工作原理和结构的基础上，根据精准成型机的技术指标制定设计方案；应用，对精准成型机进行三维零件建模与总体装配，应用软件进行参数设置，并且对切削机构进行运动仿真，生成切削机构的速度曲线，模拟实际切削过程中刀具的切削速度变化趋势，验证小六棱柱体精准成型机加工过程的可靠性。

2 小六棱柱体精准成型机三维设计

    2.1 总体三维模型

    小六棱柱体精准成型机的总体三维模型如图2所示，主要由前工作台、侧向压紧装置、履带进给装置、上下水平刀轴、左右立刀轴、出料装置等组成。