水稻植质钵育秧盘模具的总体设计毕业设计8

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1、黑龙江八一农垦大学本科毕业设计摘要 本论文包括植质钵育秧盘成型模具的设计、模具的应用两部分。通过对传统的水稻栽植方式存在的缺点进行了剖析，传统水稻栽植时穴与穴之间的秧苗有盘根现象，插秧时也有较为严重的伤根现象，而钵育水稻育秧方式可避免盘根伤根现象，且能大大提高水稻的产量。通过植质钵育移栽，无需缓苗，较比普通育秧延长12-15天生长期，还实现了秸秆还田。植质钵育秧盘成型模具的设计，是研制水稻钵育机械的一个组成部分。成型模具设计的一般步骤是：设计压缩成型成品件（秧盘）、选择压缩成型方案、选择压缩成型设备、模具结构设计、模具零件设计。通过对各步骤、模具的各种结构、模具的各种零件的分析，最终完成了秧盘

2、成型模具的设计。模具材料和热处理技术是影响模具质量、性能和使用寿命的关键因素，多数模具的早期失效，是由材料和热处理的因素造成的，所以需要正确选择模具材料和热处理工艺，来提高模具的使用寿命和使用性能。由于秧盘原料的粘性，脱模状况是模具的重要性能之一，也是影响制品质量的重要因素，所以有必要研究提高模具脱模性的方法。关键词：模具；造型；植质钵育秧盘AbstractThe thesis includes two parts: the design on a modelling mould of vegetable matter seedling tray, the applicationt of mo

3、del. Based on the traditional way of rice planting analyzes the disadvantages,Traditional rice planting with acupuncture point when the hole between seedling transplantation has weaved phenomenon.There are also serious injury root phenomenon, and port yukon rice seedlings mode can avoid pan-gen, roo

4、t damage phenomenon, and can dramatically improve rice yield. Through the plant qualitative port yukon transplanting, without delay, than ordinary seedlings seedlings in extended 12-15 naturally long-term, but also achieving the straw counters-field.The design on a modelling mould of vegetable matte

5、r seedling tray is a part of study on mechance that used to breed rice in earthen bowl. The process of designing a mould is: design the production made from mould (seedling tray), chose the scheme of compression to shape seedling tray, chose the equipment of compression to shape seedling tray, desig

6、n the structure of mould, design the parts of the mould. In the end I finished the design on a modeling mould of vegetable matter seedling tray on bases of analysis about every process, every structure of mould, every part of mould.The material of mould and heat treatment technology are key factor t

7、hat influence mould quality and capability and use life-span. The forepart lapse of many mould is because of material and heat treatment, so it is necessary to chose material and heat treatment technics rightly, for prolonging use life-span and improving capability of a mould. The status of getting

8、off tray from mould is a important capability of mould, and is a important factor to influence quality of seedling tray too, so it is necessary to study the way to improve the mould capability of getting off tray from mould. Key words: mould；modelling；Planting base plate quality port目录摘要IAbstractII前

9、言IV1.绪论111东北地区水稻机械化种植模式112水稻秧盘育秧播种技术与装备的研究现状及发展趋势713研制水稻植质钵育秧盘的意义.132.植质钵育秧盘成型模具设计152 . 1 秧盘成型模具类别归属152 . 2 压缩模设计步骤162 . 3 秧盘的设计162 . 4 压缩成型方案选择172 . 5 压缩成型设备选择192 . 6 压缩模结构设计202 . 7 压缩模主要零件设计252 . 8 秧盘成型模具结构的确定283.秧盘成型模具的使用313 . 1 模具材料及热处理313 . 2 秧盘成型模具材料选用及热处理353 . 3 模具的试用36结论38参考文献39致 谢41前言 水稻钵育摆

10、栽技术是水稻优质高产最有效的技术之一。因此深入研究水稻钵育栽植技术是探索水稻新的生产模式的技术关键。为了突破这一技术瓶颈，黑龙江八一农垦大学以水稻优质高产为目标，结合黑龙江垦区机械化优势和可再生农作物秸秆资源优势，研究出了水稻植质盘钵育摆栽技术，该技术集成了以水稻秸秆为主要原料的水稻植质钵育秧盘、水稻植质钵育精量播种、水稻植质钵育秧栽植机等三项核心技术，形成了具有划时代意义的北方水稻种植模式。该技术通过早期育苗，保证苗齐、苗壮、早分蘖（四叶一芯时带1-2蘖移栽）；总之，通过该项技术的迅速推广，为大幅度提高水稻产量和品质、实现农业可持续发展、确保黑龙江省战略目标的完成、发挥黑龙江省现代化示范带动

11、作用、维护国家粮食安全等方面将发挥巨大的作用。其采用以稻草粉为主要原料，添加水稻生长所必需营养剂等添加剂、灭菌杀毒剂，经特殊加工工艺制备而成。新型植质钵育秧盘具有高耐水性；富含水稻生长所需要的缓释有机肥料；成型性能好；盛土充足；透气性好；易于盘根，形成钵块，便于栽植；可以育出带蘖的钵块壮秧，栽植中可以保持根系完整，无缓苗期；在水稻田间随着水稻生长缓慢降解，最终实现水稻秸秆还田；经过育秧期的秧盘强度完全满足机械栽植需要。401 绪论1.1东北地区水稻机械化种植模式水稻是我国主要的粮食作物之一，其产量约占粮食总产量的40。2007年东北地区水稻面积为381.76hm2，占全国水稻种植面积的12，水

12、稻机械化种植水平地区差异性显著, 种植模式多样, 探寻适合该地区的水稻机械化种 植模式具有重 要意义。稻生产起到了积极的作用, 但都不能完全解决东北地区水稻种植存在的问题。比如, 人工手插秧劳动强度大, 作业成本高； 机械插秧劳动强度减少, 作业成本降低，伤秧率大，直接增加缓苗期，影响产量；机械直播劳动强度减少, 生长周期长, 病虫害严重, 不符合该地区农艺要求； 抛秧效率高, 对环境要求高, 无序抛载，直接影响收获。本研究旨在通过对东北地区地理环境、气候条件、水稻机械化种植的发展过程、各种水稻机械化种植模式进行介绍和分析, 提出钵苗行栽是一种适合东北地区的水稻种植模式,可对东北水稻种植区机械

13、化种植模式的实施提供必要的参考。1.1.1东北水稻机械化种植方式20 世纪 80 年代以前,东北地区水稻机 械化种植主要以水稻插秧和水稻直播为主, 机械化水平达3以上。80年代到90年代前期，水稻机械化种植水下降到0.5%，其中, 由于水稻直播大田生长期比移栽长30天以上, 出芽率为60% 70%，病虫害发生概率比普通移栽高20%30%，水稻直播机械基本被淘汰。虽然水稻插秧机基本适合东北地区机械化种植条件, 但当时受国家政策导向不足、农业劳动力丰富、农民经济水平低、机器本身以及配套播种机技术缺陷等因素影响, 未能被大面积推广。90年代初期到90年代末期, 出现机械化抛秧、摆秧技术,在东北地区进

14、行试验推广。但由于其机械化抛秧、摆秧技术实施过程中出现 育种、秧苗管理、田间管理、病虫害以及机器问题没有大面积推广。从本世纪初至今, 随着国家 政策的倾斜、农村劳动力 的转移、农民经济水平的提高, 迫切需要适合该地区水稻种植机械化的技术。目前, 东北地区水稻机械化种植模式主要有机插秧、机直播和抛秧3种类型, 机械化种植水平达10以上，其中, 机插秧占机械化种植面积的 75% 左右。1.1.2水稻种植技术存在的问题东北地区水稻机械化种植经历了插秧, 插秧与直播, 插秧、直播和抛秧共存 3个发展阶段。1.1.2.1水稻插秧技术东北地区水稻插秧技术在1976年达到历史最高水平1.3 ,20世纪80年

15、代初水稻插秧步入低谷0.5，当前水稻插秧水平连续提高, 达到10以上。水稻机械化插秧与手插秧相比生产效率提高了10倍以上，水稻机械化插秧前期播种技术成熟田间管理方便、有利于通风, 与手工插秧相比具有分蘖快、有效 穗多、宽行密株、通风透光、便 于施肥打药、减轻病虫害、抗倒伏、稳产高产等优点。在育秧环节上，很多用户没有很好的掌握育秧技术, 虽然购置了插秧机, 却无适合于机插的标准化秧苗与之配套; 三是机插秧苗育秧成本高, 若想适应机械插秧, 必须使用塑料硬盘进行标准化育苗, 但据了解现塑料硬盘 8 元/ 盘, 每公顷秧田需 270 盘左右, 一次性投资 2 160 元/ hm2 左右, 现阶段农

16、民还难以接受。机械结构复杂、对水稻秧苗损伤率高达5% 、插秧深度达 2 cm 以上, 直接导致水稻前期缓苗期延长 3 5 d, 对后期水稻收获以及产量产生影响,比如, 由于水稻缓苗期的延长, 水稻在霜冻期前的生长期就相对缩短, 水稻成熟度不够, 含水率过高, 稻粒不饱满, 影响水稻产量提高, 也增加了后续水稻贮存等工艺, 影响水稻品质。水稻机械化插秧对东北水稻种植地区, 尤其是纬度高的黑龙江地区影响更大。通过调研, 东北地区的机械化插秧占机械化种植比例为 75% , 综合分析认为对于该地区来说, 基于水稻插秧模式的优点, 农民普遍种植早稻品种, 并且水稻种植面积较大, 加之农民陆续离开土地,

17、生产规模还会相应加大。为此, 只要经济条件允许, 应该提倡发展机械化插秧。1.1.2.2水稻抛秧技术开始应用的一项新的水稻种植技术, 到 90 年代末没东北地区水稻抛秧种植技术是 20 世纪90年代有大面积推广, 目前, 在东北经济欠发达的地区也在应用。抛秧与一般手插秧相比较, 在用秧钵育秧提高秧苗素质, 抛栽提高移栽效率和减轻劳动强度上有突出的优点; 与机械插秧相比较, 作业效率高、价格便宜、机构简单。大面积生产中抛秧种稻也有缺点,主要体现在抛秧要求条件过严, 4 级及以上风时抛秧易造成漂秧, 对耕整地要求严格, 秧苗属于无序抛秧, 分布不均匀, 秧苗入土深度不一致, 导致水稻生育整齐度差,

18、 由此影响稻米的产量和品质, 也影响后续的除草和收获等。不过, 抛秧栽培使用的 钵育秧苗 在生产中还是很有发展潜力的。由于带土移栽, 这种秧苗伤根少, 抗逆性强, 适合在生产规模小、劳动力充足, 以及生育期短的地区, 低洼冷凉地块和盐碱地应用。比如, 黑龙江的丘陵与平原交错地区, 用钵育秧苗手抛秧可获得高产稳产，可称之为钵育苗手抛秧栽培技术 , 利用抛秧秧苗带土移栽可人工有序地把秧苗种植在大田中, 是一种水稻机械化种植的过渡模式,既减轻了人力插秧的劳动强度, 又拥有抛秧技术的优点, 值得推广。1.1.2.3 水稻直播技术东北地区气候特点是作物生育期短, 夏季气温低, 年际间活动积温变化幅度大。

19、水稻直播减少前期育秧等复杂工序, 与插秧和抛秧相比作业成本降低 30% 40% 。把水稻直接播入大田, 延长了水稻地区春季温度波动幅度最大期( 最大波动达 15)田间生长期 25 30 d, 直播稻种苗期又正处于东北的时期, 因此, 直播水稻生育期受低温影响延迟程度明显大于育苗插秧栽培。低温冷害年直播种稻不仅产量低, 稻米的出米率等加工品质和垩白率等外观品质也显著变差, 这说明直播种稻不利于优质米生产。综合对比来看, 直播种稻优点少, 缺点多, 在东北地区的寒地气候条件下, 不论是稻谷产量, 还是稻米品质均明显不如其它水稻栽植机械。1.1.2.4 钵苗行栽技术20 世纪 90 年代末, 基于水

20、稻插秧机技术存在损失秧苗、插秧深度大、缓苗期长等缺陷以及抛秧技术栽插深度浅、有利于水稻的分蘖、无损伤秧苗现象、无缓苗期等特点提出钵苗行栽水稻种植模式。为此全国各地都相应地研制出不同形式的钵苗行栽机, 特别在东北地区发展迅速, 该机对近年来比较成熟的水稻超稀植种植上使用效果更为明显, 解决了东北地区水稻生产的瓶颈。1.2水稻秧盘育秧播种技术与装备的研究现状及发展趋势目前水稻种植技术主要有两种模式，即水稻直播和育秧移栽技术，美国、澳大利亚、意大利及其他欧美国家主要采用直播种植，而亚洲地区则以能实现高产的育秧移栽种植为主。在水稻育秧移栽种植技术中秧盘育秧是关键环节之一，为实现水稻抛、插秧栽植机械化，

21、需研制用于钵体苗和毯状苗两种类型的秧盘育秧播种流水线，这是实现水稻种植机械化的重要保障。随着工厂化秧盘育苗技术的推广，以及在蔬菜、花卉秧盘育苗方面研制出较成熟的设备基础上，亚洲的日本、韩国等从20 世纪 70 年代开始研发适用于水稻秧盘育秧的播种设备。国内也在消化吸收国外育秧播种设备基础上，从 20世纪 80 年代起开始研制水稻育秧流水线，随着水稻新品种的出现，水稻育秧工艺不断改进与完善，近年来国内外水稻秧盘育秧播种流水线的机械化及自动化水平也在逐步提高。1.2.1国内外秧盘育秧播种流水线的现状水稻秧盘育秧流水线作为水稻育秧机械化的主要研究装备，经过 30 多年的发展历程，在满足不同地区水稻种

22、植农艺要求的条件下，已有了较大发展，较完备的播种育秧流水线主要包括秧盘供送、铺底土、压实、播种(撒播、条播、精播)、覆表土、淋洒水、取秧盘等关键工序，其发展的现状如下：国外，以直播机械化为主的欧美国家研制出来的水稻秧盘育秧播种的设备比较少，目前用于蔬菜、花卉等植物的温室秧盘育秧播种流水线已有多种，如B1ackmore System、 Marksman 、 Speed1ing System、Hamilton 等机型，设备普遍采用吸针式，每穴 15 粒不等，作业质量较好，功能全，自动化程度较高，如图 1所示为国 Marksman 公司的蔬菜育秧流水线。亚洲的水稻秧盘育秧流水线比较多，像日本的井关、

23、久保田、日清、三菱等株式会社都有自己的育秧播种设备，其工艺精湛、自动化程度高，但价格昂贵，且这些流水线多数是针对常规稻 36 粒/穴和杂交稻 21 粒/穴的盘育秧，采用的播种部件主要有机械式（槽轮、窝眼和型孔）和气力式（吸针、吸盘和滚筒）。韩国的育秧技术水平与日本接近，但用于蔬菜等经济作物的育秧技术较好。国内水稻育秧播种技术进展迅速，简单实用的育秧设备相继涌现。20世纪80年代初国内主要采用机械式播种方式，90 年代起研制振动式原理的播种流水线，对播种质量有较大的提高；90年代后期随着钵体苗移栽技术的发展，水稻钵体育秧技术有了较大的发展，开始进行钵体育秧技术研究，并以气吸式播种方式为主，可以实

24、现精少量播种，如 2QB-330 型气吸振动式秧1.2.2水稻秧盘育秧播种流水线的关键技术现状2BZ-300型电磁振动式水稻育秧播种机Fig.2 Electromagnetic vibrating rice nursing seedlingsseeder of 2BZ-300 type水稻秧盘育秧播种流水线主要由供/接送秧盘、铺/覆土、压实、播种、淋洒水等装置和秧盘组成，以前的核心技术仅是播种，而今除涉及播种器的精量取种外，能否保证准确投种、排土均匀也是秧盘育秧流水线的关键技术。1.2.3秧盘育秧精密播种装置按播种装置的结构形式和工作原理分类，水稻育秧播种器主要有机械式、振动式、气力式等。(1

25、) 机械式播种装置水稻秧盘育秧机械式播种器主要以槽轮式、窝眼轮式或型孔式为核心工作部件，槽轮式属于撒播或条播（见图1），窝眼轮式（见图2）或型孔式（日本三菱重工业株式会社的双工位型孔式播种器）属于穴播，从结构形式可以看出，机械式播种器具有机构简单，造价低，生产率高等特点，但为保证充分充种，种槽的结构尺寸相对都比较大，播种量可达27粒/穴（或取秧面积），对播种量控制不算严格，而且伤种现象也比较严重，针对常规水稻的大排量育秧播种效果较为理想，也是国内外应用较广的一类播种器。图1 外槽轮式播种器 Fig.3Picture of external force feeding seeding devic

26、e图2窝眼轮式播种器(2) 振动式播种装置图 3 所示为 2BZ-300 型电磁振动式水稻育秧穴盘播种机的播种器示意图，具有机械结构比较简单、不伤种、槽轮定量供种可保证播种量可调等特点，通过试验验证，影响排种速度的因素不仅有水稻种子千粒重及形状，还包括振幅、频率、振动倾角、排种盘幅宽及弹簧钢度等，都会直接影响到排种盘里各 V 形槽中种子流的连续性和统一性，有断流和落种窜穴现象，造成上述的播种误差；为了进一步保证播种的精量程度，西南农业大学还研制出了光电控制穴盘精密播种装置，采用光电控制和电磁振动结合不仅实现所需粒数的精量播种，而且为生产效率低。定量供种且不伤种提供了新思路，精度得到了提高，但图

27、 3 电磁振动式播种器(3) 气力式播种装置目前用于水稻育秧的气力式播种装置主要采用气吸方式，气吸式播种器主要有吸针式、吸盘式和滚筒式。水稻吸针式播种器一般采用往复摆动式机构带动吸嘴，主要用于单粒播种（吸种部件结构简图见图4），精度比较高，理论上详细分析了影响吸种性能的主要因素有吸嘴直径、吸嘴端部结构形式、气室真空度，试验采取A型结构吸嘴，孔径为1.0 mm，真空度为0.012MPa，工作频率为30 r/min，播种精度可达单粒率96%，重播率3%，空穴率1%，为保证充种，目前的工作频率提高范围不大，单排吸针生产效率仅能达到100盘/h左右，另外对于吸孔堵塞也是吸针式播种器不容忽视的问题，对于

28、水稻种子，所需的吸嘴孔径一般在12 mm左右，又因为发芽后的水稻细小杂质较多，极易堵塞吸嘴，目前除风力外，因吸针细长，还没有强制通孔措施；而蔬菜花卉等圆形小粒种子，图4 吸针式吸种部件结构示意图花外型比较规则，杂质也很少，一般不需要芽播，因此吸针式播种器主要用于蔬菜、花卉等经济作物的育秧精量播种。发现了以吸嘴为中心的球形流场，不同形状种子所需吸针距种盘的拾起距离模型，压力继续升高时，拾起距离不再发生明显变化，为气源的选择和种盘的安装提供依据。水稻吸盘式播种器国内外研究的学者比较多，对吸盘式播种器的结构形式及其上的穴孔形状、大小、小孔数量和孔径的研究也多样。像2QB-330型气吸振动式秧盘精量播

29、种机属于单工位吸盘式播种器、意大利巴里大学的带吸嘴的吸盘式播种器（图5）等，从工作过程看， 气力吸种盘工作行程长，往返运动及定位排种使速度不平稳，易使吸附不牢的种子中途掉下，造成空穴，而且由于长期吸种，吸孔容易出现堵塞，这些缺陷对吸种效果均有很大影响。后来针对吸盘式的不足之处，将机械式振动改为电磁式激振机构，吸种效果有所提升；通过试验结果可以看出，吸种盘式播种器内部的压力分布不均，流场变化不稳定，吸种效果受风量和不稳定流场压力变化等因素影响严重；为保证箱体内流场压力均等，在吸盘内部还设计了带有窗型孔的内隔板，来进一步控制流场的稳定性；在解决吸孔防堵方面，提出了设计有对位通针装置的吸盘。总之，吸

30、盘式的主流水线还是间歇作业，在保证充分吸种和吸盘稳定携种过程中，通常双工位生产效率仅为300盘/h，生产效率不算高。1.2.4铺/覆土装置为了全面提高水稻育秧技术水平，对铺底土和覆表土的技术要求也越来越图5 带吸嘴的吸盘式播种器高，保证铺/覆土厚度及其均匀度已成为保证育秧质量的重要指标之一。铺/覆土装置一般由土箱、排土机构、传动机构、土量控制机构、导流板等部分构成，其中排土机构是铺/覆土装置的核心部分。按排土机构的结构形式的不同，目前主要有平皮带式、板式等铺/覆土装置以及泥浆铺土装置。各种形式铺/覆土装置的实际应用效果如下：平皮带式铺/覆土装置是应用比较多的一类，但是当皮带速度过快时，土壤与皮

31、带之间会出现打滑现象，如果在外表面增设防滑横条，会增大排土量；槽轮式铺/覆土装置除受土壤湿度影响易发生粘附现象外，当转速加快时，也容易出现土壤架空等现象，主要适用于土壤湿度小和生产速度较低的场合。针对排土量不足，又有学者试制出刮板式和 V 形推土片大直径滚筒的铺/覆土装置，为了减少尘土飞扬，不污染环境，2ZBQ-300 型双层滚筒气吸式水稻播种机采用了泥浆铺土装置，结构较复杂，种子易漂浮于泥浆之上，填满泥浆的秧盘重量大，搬运不便，现场环境和设备卫生差。1.2.5秧盘配套的秧盘从材料和规格方面也不尽相同，塑料秧盘按照经济性和使用情况看，硬塑秧盘一般价格为 15.018.0 元/个，费用高，较少使

32、用；硬化软塑秧盘价格虽然是硬塑秧盘的五分之一左右，但费用仍较高，使用越来越少；PVC 软塑秧盘价格最低（仅 0.30.8 元/个），但因其薄软易变形，一般需要托盘支撑，是现今使用较多的一类，如浙江理工大学的 1626 穴和中国农业大学的 1525 穴秧盘及 300 mm600 mm 平秧盘等。还有采用以稻草为原料研制的一次性秧盘，为增产和环保提供了新思路。1.3研制水稻植质钵育秧盘的意义1.3.1水稻种植的现状粮食安全、农产品质量安全、农民增收问题是当前乃至今后相当长一段时间内农业发展的三大主题。然而，面对日益增长的粮食需求、倍受关注的食品质量安全和迫切的农民增收问题，要求水稻生产必须实现产量

33、的进一步提高，并且确保优质、安全、高效和可持续发展。当前所面对的必需解决的问题是：水资源限制，土壤肥力降低、育苗采土破坏旱田和自然植被等对实现水稻生产的可持续发展产生障碍的问题；水稻品种过于单一和增产潜力不大的问题；稻作成本日益增高，提高效益难的问题；不良的气候条件和日益严重的病虫害对水稻高产稳产、食品安全的影响问题。1.3.2钵育秧盘的优点钵育机械移栽技术具有秧根盘结、秧苗齐壮、移栽时不伤根、无缓苗期、延长作物有效生育期等特点，有利于秧苗的田间生长，最终可实现提质、增产的目的，该技术较北方寒地毯状常规栽培技术（黑龙江垦区平均亩产600kg）提高产量20%以上。为此项目单位开展了以水稻秸秆为原

34、料，以常规水稻插秧机为基本机型的水稻植质钵育机械化栽培技术理论、试验、示范和应用推广的系统研究，开发出了以水稻植质钵育秧盘、植质钵育秧盘播种机、钵育栽植机核心部件栽植机构为技术核心，并拥有自主知识产权的水稻植质钵育机械化栽培生产模式。经过近10年的努力，该技术已日趋成熟。目前主要采用水田翻地和旋耕整地将残茬和收获后的秸秆扣到土壤中，主要存在腐烂缓慢，秸秆上带有的病菌对第二年的水稻易产生病害，为此，很多地方使用焚烧的方式解决秸秆，即破坏了环境，同时又浪费了宝贵资源。而该技术将秸秆粉碎成长度为5mm10mm的稻草粉，然后按一定比例加入粘合剂（有机肥），通过冷压制成钵育秧盘，秧盘在移栽到大田后30天

35、左右完全分解到田间。因此，该钵育秧盘不仅实现了钵育苗的所有特点，即育秧不窜根、苗齐、苗壮、早分蘖（四叶一芯时带12蘖移栽）、移栽不伤根、无需缓苗，较比普通育秧增加1215天有效生育期，同时克服了原有秸秆还田的缺点，实现了稻草的有效利用，变废弃物为资源、增加农业收入、秸秆间接还田、改善生态环境，经过四年连续检测，土壤有机质增加近0.23%；较常规育秧节省育秧土30%40%，减轻对土壤资源的破坏，保护土壤可持续利用。从使用成本上看，采用目前成熟的日本钵育栽植技术，仅每个秧盘价格就达到19元，一亩用盘30个，使用3年，亩增加成本就达到190元，农户难以承担，而植质钵育秧盘只有1元/盘，亩用盘35个，

36、使用成本大大降低。2. 植质钵育秧盘成型模具设计2.1 秧盘成型模具类别归属模具的种类较多，一般的分类方法按材料在模具内成型的特点，可将模具分为两大类：冲压模模具（冲模）、型腔模模具。而每一大类又可细分为若干小类。模具冷冲模型腔模冲裁模弯曲模拉深模成形模锻模压铸模塑料模粉末冶金模陶瓷模橡胶模冷挤压模压缩模挤塑模注射模图 2-1 模具的类型根据秧盘在模具里的成型特点，秧盘成型模具应属于压缩模，也称为压缩成型模具。虽然上表显示压缩模属于塑料模，只是因为以前压缩模只用来制造塑料制品，没有用来制作秧盘。制作秧盘的压缩模和制作塑料制品的压缩模结构基本相同，但由于原料特性的不同，秧盘原料内含有一定量的液体

37、胶，粘性较大，所以不完全相同于塑料压缩模。2.2 压缩模设计步骤压缩成型模具设计的一般步骤是： （1）设计压缩成品件（秧盘）；（2）选择压缩方案；（3）选择压缩设备；（4）模具结构设计；（5）模具零件设计。2.3 秧盘的设计 秧盘的设计主要依据插秧机。现在常用的插秧机秧针距离为300mm,单个苗箱宽度284mm，所以秧盘总宽度应设计为277mm。长度依据苗箱设计为495.5mm，高度22mm。根据新设计的插秧机的工作机制，秧盘宽度方向的穴数必须为18，即12.75mm 一穴。长度方向也为14.5mm 一穴，即29 穴，一个秧盘共（1829）522穴。穴的尺寸都是一样的。都是12.7514.5，

38、穴之间的脊和周围的脊都是2.5，这样就得到了长度和宽度的要求。 18 12.75mm + 19 2.5mm = 277mm29 14.5mm + 30 2.5mm = 495.5mm图 2-2 秧盘图 2-3 局部秧盘 为了配合插秧机秧盘驱动机构的需要，秧盘的背面还要设计圆台形的锥孔。2.4 压缩成型方案选择确定压缩成型方案时，除了选定压缩成型方式外，还应解决如下问题：确定压缩成型位置；确定分型面。2.4.1 压缩成型方式 (1)按模具在压力机上的固定方式，可以选择移动式压缩模、固定式压缩模、半固定式压缩模。 移动式压缩模的特点是模具不固定在压力机上，成型后将模具移出压力机，用卸模工具（如卸模

39、架）开模，取出制品。故其结构简单，制造周期短，但因加料、开模、取件等工序均需手工操作，模具易磨损，劳动强度大。模具质量一般不超过20kg。它适合于压缩成型批量不大的中小型制品，以及形状较复杂、嵌件较多、加料困难及带有螺纹的制品。 固定式压缩模的特点是上模固定在普通液压机的上模板，下模固定在下模板上。脱模时，由压力机的下推杆通过推出机构把制品推出。由于开模、合模、脱模等工序均在机内进行，故生产效率高、操作简单，劳动强度小，模具寿命长，但结构复杂，成本高，且安放嵌件不方便。适用于成型批量较大或尺寸较大的制品。 半固定式压缩模的特点是把上模固定在压力机上，下模增设一组导轨，将工作台接长。装料时，把下

40、模沿导轨拉出，压缩时推进、定位。脱模时，可以在装料位置上用卸模架或其他卸模工具，脱出制品。用于小批量生产的移动式模具。该结构便于安装嵌件和加料，减少劳动强度，当移动式模具过重或嵌件较多时，为便于操作，可采用此类模具。 秧盘模具由于嵌件不多，且是批量生产，效率是考虑的重要方面，所以采用固定式压缩模。但还需根据实际情况加以改进。 (2)按照压缩模的上下模配合结构特征，可选溢式压缩模、半溢式压缩模、不溢式压缩模。溢式压缩模的特点：没有单独的加料腔，型腔就是加料腔，型腔的高度约等于制品的高度；有环形挤压面；凸凹模无配合部分，靠导柱定位；加压后多余的原料从分型面溢出形成水平方向的飞边；制品密度往往较低，

41、强度等力学性能也不高。半溢式压缩模的特点：在型腔上方设有断面尺寸略大于制品尺寸的加料腔；加料腔和型腔分界处有一环形挤压面；凸模和加料腔之间有较高精度的间隙配合；过剩的原料通过配合间隙排出。不溢式压缩模的特点：模具型腔较深，加料腔为型腔上部截面的延续；无挤压面；凸模和加料腔之间有较高精度的间隙配合；原料的溢出量很少，使制品在垂直方向形成很薄的飞边；理论上压机所施的压力将全部作用在制品上，制品的密度高。秧盘需要一定的强度，在制造、存放、运输、使用过程中多次挪动，如果强度不够就会被损坏，所以我们只能选用不溢式压缩模提高秧盘的强度。同时采用热压成型，在压缩成型过程中把模具加热到一定温度，能提高秧盘的强

42、度。2.4.2 压缩成型位置压缩成型位置是指压缩成型件在压缩模中所处的位置。压缩成型位置的选择主要取决于压缩成型件的结构及所采用的压缩成型方式。设计时主要遵循以下原则：(1)模具结构简单，便于脱模；(2)有利于压力传递；(3)便于进料、排气和施压；(4)能有效减小成型压力；(5)能有效减小模具高度、压缩行程、脱模行程和脱模力。 应当指出，上述各项原则不可能同时满足。所以在选择压缩成型位置时要全面考虑，抓住主要矛盾来决定。把压缩成型位置设置在凹模上部，压缩成型件的上表面与凹模的上表面平齐，这样模具结构简单，便于脱模。2.4.3 分型面组成压缩模的各模块在压缩件上的分界面叫分型面。压缩成型位置确定

43、以后，模块的数目及分型面的位置主要受压缩成型方式及压缩成型件结构的影响。设计时应遵循下列原则：(1)应便于制品的脱模，尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面；(2)应有利于侧向分型和抽芯；(3)应保证制品的质量；(4)分型面尽量与物料流动的末端重合，以便于模内气体排出；(5)应有利于防止溢料；(6)分型面的选择应尽量使零件便于加工；(7)应考虑减小由于脱模斜度造成制品的大小端尺寸差异。分型面选择在秧盘的上表面。2.5 压缩成型设备选择根据压缩成型件的结构、压缩成型工艺的特点以及压缩成型生产中的具体要求，选择压缩成型设备应考虑如下要求：(l)压力机的公称压力必须大于模具成型需用压力，即,。(2)压

44、力机的顶出力一定要大于模具脱模力，即。(3)液压机顶出杆最大行程一定要大于压缩件所需顶出高度，即, H: 压缩件最大高度， h: 加料腔高度。(4)模具的闭合高度与压力机工作台行程应满足下述关系：, A: 模具的闭合高度。(5)动力消耗小，噪音低，安全可靠。通过实验得知，应选用200吨的液压机作为秧盘成型模具的压力机是合适的。压力机校核：成型塑件所需总压力，式中n代表型腔数目；A代表单个型腔在工作台上的水平投影面积，对于溢式或不溢式模具水平投影面积等于塑件最大轮廓的水平投影面积；p代表压缩件需要的单位成型压力。，液压机公称压力， ,，所以符合要求。模具闭合高度，压力机工作台形成，所以符合要求。

45、2.6 压缩模结构设计 压缩成型模具主要包括连接机构、推出机构、抽芯机构、导向机构以及排气槽和溢流槽等。2.6.1 连接机构 凸模、凹模与压力机间的连接零件称为连接机构。主要有上固定板、下固定板、垫板和若干固定螺钉组成。 移动式压缩模的凸模和凹模直接放在压力机上，它的结构最简单，但操作繁表2-4 液压机参数表名称参数型号YJ-2000电机功率5.5kw公称压力2000kN工作行程300毫米工作台尺寸（mm）800X800最小开口高度130毫米出厂编号060722制造日期08.7重，生产率低，只适用于生产批量小、形状简单的压缩成型件。凸模的固定有多种形式。螺纹紧固式：凸模尾部与模板用螺纹连接，并

46、用螺销锁住预防位移，适用于圆形凸模。螺钉紧固式：凸模尾部装入模板定位后，用螺钉与模板紧固，适用于中小型凸模。螺钉销钉紧固式：凸模端面与模板用圆柱销定位，螺钉连接，适用于较大型凸模，加工方便。台阶组合式：凸模尾部带有台阶装入模板后，由台阶承受开模力，结构可靠，此结构牢固，应用较广，适用于大、中、小型压缩模。2.6.1.1 推出机构常用的结构型式 1)气吹式 主要适用于薄壁壳形制品，当制品对凸模包紧力很小或凸模脱模斜度较大时，开模后制品留在凹模内，这时压缩空气由喷嘴吹入制品与模壁之间因收缩而产生的间隙里，使制品升起。 2)推杆推出机构在制品具有良好的刚性时，常用推杆推出机构。该机构结构简单，制造容

47、易，但在制品上会留下推杆痕迹。该结构应根据制品形状与要求设计推杆位置，推杆尽量靠近型心。 3)推管推出机构 这种推出机构常用于空心薄壁制品，其特点是制品受力均匀，运动平稳可靠。 4)推件板推出机构对于薄壁型管、壳体制品或小直径窄长制品，不宜设推杆或推管等推出机构，此时可采用推件板推出机构。该机构推出平稳、推出力均匀，推出面积大，制品不易变形。 5)上推出机构 上推出机构适用于开模后制品留在上模的情况。有些制品开模后留在上模或下模的可能都有，为了脱模可靠起见，除了设置下推出机构外，还须设计上推出机构。上推出机构的形式有上推件板定距推出机构、上套筒定距推出机构、上推杆推出机构。 6) 卸模架 移动

48、式压缩模普遍采用特制的卸模架，利用压力机的压力将模具分开并推出制品。与手工撞击法相比，虽然生产力低，但开模动作平稳，模具使用寿命长，并能减轻劳动强度。卸模架的结构形式主要有以下几种。 单分型面卸模架 双分型面卸模架：两个水平分型面的移动式压缩模卸模时，应将上凸模、下凸模、凹模三者分开，然后从凹模中推出制品。垂直分型面卸模架：两个水平分型面并带有瓣合凹模的压缩模，采用卸模架应将上凸模、下凸模、模套、凹模四者分开，制品留在瓣合凹模内，再打开瓣合凹模取出制品。2.6.1.2 推出机构的设计原则 设计推出机构，一般应遵循如下原则：(l)顶出力的分布要均匀，并且其作用点应尽量靠近型芯；顶出力的承受面应尽

49、可能大，以免挤压制品因受力过大而发生变形或破坏；顶出力的作用点应尽可能设计在压缩成型件的厚大部位，以使压缩成型件能承受顶出力的作用，不变形，不破裂。(2)推出机构各活动件，应与卸料孔同心，卸料过程中不应有卡滞现象。(3)推出零件应有足够的机械强度、耐磨性。 (4)在保证能顺利卸料的情况下，顶杆、顶套应尽量短。 (5)顶杆等卸料零件在制品件上残留的痕迹，要不影响工件的美观。(6)应避免顶杆既起顶杆又起复位杆的作用。2.6.2 排气槽和溢料槽为减少飞边，保证制品精度及质量，成型时必须将产生的气体及余料排除模外。1.上模板 2.合金柱 3.退件板 4.上模限位杆5.退件杆 6.加料框组合7.成型销

50、8.弹簧导向杆 9.复位弹簧 10.下模板 11.下模固定板 12.底柱 13.下模限位杆图2-5 推件机构 一般可通过压缩过程中的“放气”操作或利用凸凹模配合间隙来实现排气。但当成型形状复杂的制品及流动性较差的物料时，或在压缩时不能排出气体时，则应在凸模上选择适当位置开设排气溢料槽。否则，制品中将产生空洞或压缩不实。一般可按试模情况决定是否需要开设排气溢料槽并确定其尺寸。 图2-6(a)、(b)所示为移动半溢式压缩模排气溢料槽的形式。其中图(a) 所示为在圆形凸模上磨出0.20.3mm 的平面，平面与凹模内圆间形成溢料槽，过剩的余料沿槽流到上方更大的空间里，此空间尺寸应足以容纳所有过剩的余料

51、。图2-6(b) 所示为矩形凸模上均匀地开出34 条宽48mm，深0.20.3mm 的小通道，过剩的余料通过小通道流入上方宽610mm，深11.6mm的条形空间里去，这种封闭的贮料槽最好不要形成连续的环形槽,否则余料将牢固地包在凸模上,造成清理的困难。 图2-6(c)、(d)、(e)、(f)所示为固定半溢式压缩模排气溢料槽的形式。对于有承压板或承压环的固定式压缩模，一般将溢料槽一直开到凸模上端模板附近，使余料一直排到加料腔之外。图2-6(c)、(d)所示为在圆形凸模开设四条溢料槽或磨出三个平面的情况。图2-6(e) 所示为矩形凸模沿四边中点开设溢料槽的情况，图2-6(f) 所示为依靠加料腔四角

52、和凸模内圆角半径差所形成的间隙来排出余料。 设计排气槽时应注意：（1）排气槽尽量布置在同一分型面上。此处的排气槽加工方便，模具易于清理，不致使排气槽堵塞。（2）排气槽应设计在物料顺流的最远端或流动相遇处。（3）排气槽应设计成曲线或折线，防止物料喷溅。(4)排气槽不应设计在型芯侧面，以免卡住型芯，影响脱模和加速型芯的磨损。设计溢料槽时，应遵守的原则有：(1)在凸、凹模的封闭处开设溢料槽，让多余的物料在不受压力的情况下溢出，以免产生喷溅。(2)溢料槽应开设在物料最后到达的部位。(3)在物料汇合处或易产生涡流的地方开设溢料槽，以容纳形成涡流的物料。(4)局部模温较低，易形成缺陷的地方应开设溢料槽。(

53、5)在难以充型的地方增设溢料槽以保证充型清晰。图 2-6 排气溢料槽2.6.3 导向机构 导向机构是保证上模和下模合模时正确定位和导向的重要零件。导向机构主要有导销及导柱、导套两种形式。导销主要用于移动式小型压缩模及垂直分型的瓣合式压缩模上。最常用的导向机构是在上模设导柱，在下模设导套。 导向机构的设计原则： 1)导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套时发生变形。 2)根据模具的形状和大小，一副模具一般需要23 个导柱。 3)当上模板与下模板采用合模并加工时，导柱装配处直径应与导套外直径相等。 4)为保证分型面

54、很好地接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角。5)各导柱、导套（导向孔）的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。图2-7 弹簧导向杆2. 6.4 加热机构 很多物料压缩成型时需在较高的温度下进行，因此模具必须加热，常见的加热方式有：电加热、蒸汽加热、煤气或天然气加热等，但以电加热为普通。2.7 压缩模主要零件设计2.7.1 凸凹模 根据压缩成型方式，同时考虑到压缩制品的脱模、模具加工的方便，凹模可设计成整体式、整体型腔组合式、嵌件式、镶拼式、外套紧锁式，如图 2-8 所示，后四种型式的凹模统称组合式凹模。整体式凹模一般只用在形状简单的

55、小型模具中。整体型腔组合式凹模由整体型腔及下凸模组合而成，便于加工，适用于形状复杂，尺寸较大模具。嵌件式组合凹模由外套及嵌件组成，嵌件本身是型腔是比较常用的结构形式，适用于小型模具。镶拼式组合凹模由外套及镶拼块组成，加工简单，节约了贵重钢材，主要用于形状复杂，难以加工的压缩模。外套紧锁式组合凹模由垂直分型面的镶拼块用导销定位后，由外套锁紧而组成，主要适用于垂直分型面模具结构。 设计组合式凹模的原则有：(1)制品件易于从模内取出。(2)便于模具加工。(3)当型腔磨损后，通过接合面及型腔表面的少许加工能使模具修复。(4）四模各部分壁厚不宜相差太大，形状应力求简单，避免热处理时发生变形。（5）拼块数

56、目尽可能少。（6）凹模的安装要牢靠，接合面处密封良好，防止物料从接合处飞溅出来或形成毛刺。（7）根据情况选择最佳外形：外形为圆形，其强度和刚度较高，外形为矩形，则易于自动分模。凸模也有整体式和组合式两种类型。整体式凸模结构紧凑、刚度较大，适用于型腔较浅、形状简单、加工比较方便的成型凸模。组合式凸模可简化加工过程，减少热处理变形，适用于形状复杂多型腔成型零件。图2-8 凹模的形式2.7.2 型芯及镶块 型芯与镶块的主要作用是：（l）形成型腔及获得通孔；（2）简化型腔的机械加工，以获得较光洁的型腔表面；（3）节省贵重的模具材料；（4）减少热处理时的变形，或热处理变形后易于修整；（5）利于排气；（6

57、）便于模具安装、更换及修理 。 设计型芯与镶块时，应遵守如下原则：（1）镶块要有足够的强度，以承受高压物料的冲击；（2）镶嵌件与模块接合面间的间隙要便于排气和脱模；（3）对于无法避免的因物料冲击而易于损坏的型芯或镶块，必须更换方便；（4）尽量避免尖角或薄壁，以防止因刚性不足而变形；（5）便于机械加工，能保证加工精度。在压缩模中，常常要在制品中压制上金属嵌件以便于利用。这些嵌件，在压缩合模之前应先进行安置固定在型腔中。如压入金属的螺纹嵌件，需要使用嵌件杆先将螺纹嵌件拧入型腔的指定位置，待压制成型后，随制品一起出模，然后再将嵌件杆旋下。其安置方法有豁口式螺销固定法、弹簧式螺销固定法、锥形销固定法、

58、用于下模的螺杆固定法，如图2-9。图 2-9 嵌件固定形式2.7.3 模板、模座 模板、模座是凸模、凹模的基体（基础）。压缩模的各种零件都是通过螺钉、定位销等分别装在上、下模板（模座）上而组成一套模具的。凸模一般可直接装在上模板上。模板的厚度不大，一般用于安装形状简单的凸凹模。 上模板是固定凸模、导柱的板件，并将模具连接固定在压力机上压板上，为此要求外形尺寸和固定孔必须同压力机上压板尺寸相适应。下模板是连接垫块及凹模的板件，并将模具下模固定在压力机下压板上，为此要求外形尺寸和固定孔必须同压力机下压板尺寸相适应。模座可以设计成与模板连成一体的整体式模座，但其结构复杂，加工困难，只用在小型压缩模中

59、；一般情况下，模座和模板是分开的，它们之间利用螺钉、销钉连接，加工安装都比较方便。2.7.4 导柱、导套及导销导向零件的设计应注意：（1）导向零件应合理地分布在模具的四周或靠边缘的部分，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。（2）固定导柱的孔径与固定导套的孔径最好相同，以确保两孔的同轴度及尺寸精度。（3）应选用耐热性、耐磨性良好的材料。（4）凸模进入凹模之前，导柱应先插入导套内。（5）为了便于操作，导柱一般设计在上模。（6）导柱、导套及导销是标准化的通用零件。导柱的型式可以为阶梯形的，也可以是直通式的，每种型式又可分别设计成无油槽式的和带油槽式的两种形式。由于压缩模在高温下操作，一

60、般不采用带油槽的导柱。图2-10 下模固定板 对于多分型面的模具，最好采用阶梯形导柱，阶梯数要与分型面数相等，每阶高度要比它所固定的模板厚度低约0.5mm，每阶直径与直径之差，推荐选用2mm，如12，10，8 等。移动式压模，一般只设导柱，固定在凸模板上（H7/m6 或H7/r6），而不设导套，只在凹模设导向孔，其导销与导向孔应H9/f6,或H9/f9 配合形式。导销的引导部分应设计成锥形或球形，其高度要比型芯高。2.7.5 推出零件 常用的推出零件主要有推板、推杆、推杆固定板、导柱、导套、拉杆、推件板、推管。 推件板直接将压缩成型件从凹模中顶出。推件板不宜做的太大，它仅适用于中小型压缩成型模

61、具。推杆直接与压缩成型件接触，脱模时将压缩成型件推出凹模，结构简单，制造容易，缺点是在压缩成型件上常留下痕迹，影响表面质量。2.8 秧盘成型模具结构的确定2.8.1 秧盘成型模具结构的选择 1)秧盘的硬度直接影响着秧盘质量，制作秧盘时需要有足够的压力。选用200 吨的专用液压机作为模具的压力机比较合适，并且选用下缸式的液压机，即油缸在下部，压缩时下压板向上移动而上压板固定不动，压力向上，这样的夜压机结构简单，使用方便。 2)实验证明，模具的温度对秧盘的硬度、质量也是一个重要影响因素，提高模具的温度是提高秧盘质量的必要条件。制作秧盘时必须加热模具，这就需要加热机构。在液压机的上下压板分别安装一个

62、加热板，用来对模具的凸凹模加热。加热板圆孔中插入电加热棒，采用电加热方式。 3)秧盘压缩前的物料体积与秧盘的体积相比大得多，也就是压缩比比较大，加料时需要加料设备。凹模采用图2-8的形式（整体型腔组合式），并在整体型腔与下凸模之间安装弹簧，开模后整体型腔被弹起一段距离，增大了储料室的体积便于加料，合模后整体型腔被压下不影响压缩成型，这样整体型腔一管二用，设计合理，这时整体型腔就叫做加料框，下凸模简称下模。下模直接安装在下加热板上便于加热。 4)凸模安装在上模板上，组成上模，并安装于上加热板。 5)秧盘的各部分都比较薄，强度不是很大，需要采用图2-5所示的推件板推出机构。由于凸模数量较多，压缩成

63、型的秧盘与上模的接触面积比与下模的接触面积大得多，开模后秧盘基本上是附着在上模上，所以推件板的作用是把秧盘从上模上拉下，这时推件板又叫做退件板。退件板上需要加工出的凸模孔的数量与凸模数量相同，并且与凸模之间需要紧配合，否则在压缩时物料容易被压入孔与凸模之间的间隙，造成飞边影响秧盘质量，并且不易脱模。退件板可通过拉杆与液压机的下压板连接，开模时下压板下移，移到一定位置时就可拉下退件板。退件板下移的最低位置可用限位螺钉加以限制，限位螺钉联于上模。 6)液压机的上下压板不易错位，不需要复杂的导向机构，在退件板上安装两个导销，在加料框上加工两个导孔，即可实现导向作用。 7)成型秧盘背面锥孔的型芯安于下凸模，直立装，没有侧面型芯，开模过程就实现了抽芯功能，所以不需要专门的抽芯机构，这也简化了模具的结构。8)压缩成型过程中产生的气体主要是水蒸汽，可通过压缩过程中的“放气”操作实现排气。2.8.2 这样的结构设计的优点： 1)结构简单，零件便于加工。 2)成型位置设置在加料