楊碩林，符浩

(1.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 機(jī)械電子工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100；2.臨沂技師學(xué)院，山東 臨沂 276000)

農(nóng)業(yè)新時(shí)代背景下，國(guó)家大力推動(dòng)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，倒逼農(nóng)業(yè)技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，其中農(nóng)業(yè)播種栽植過程中，嫁接成功率是最關(guān)鍵的一步，嫁接成活率是提升產(chǎn)量的本源性前提[1]。幼苗嫁接是幼苗嫁接苗培育過程中難度最大技術(shù)問題[2]，幼苗嫁接繁殖技術(shù)一直沒有得到理想的解決，成活率低且不穩(wěn)[3]。目前研究的主要成果有子苗嫁接、微枝嫁接，方法都屬室內(nèi)嫁接，室外嫁接有苗圃枝接和室外芽接兩種方法。幼苗嫁接主要是通過結(jié)果幼苗體嫁接到抗病體植株幼體上，通過抗病體植株根系獲得土壤內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素，來供應(yīng)結(jié)果幼苗體生長(zhǎng)結(jié)果。借助砧木根系強(qiáng)大的抗逆性、生長(zhǎng)勢(shì)以及抗病性等來減少蔬菜的發(fā)病、增強(qiáng)生長(zhǎng)勢(shì)、提高抗逆性等，實(shí)現(xiàn)重茬、增產(chǎn)、增收等目的；植物嫁接時(shí)接合部位組織越幼嫩，分生組織也越旺盛，嫁接后越容易形成愈傷組織，接穗和砧木的接口也越容易接合成活；有利于提高嫁接苗的成活率[4-5]。

目前的操作過程主要是種植者首先將抗病體植株幼體成片切割，只留取根系以及以上一段距離作為生長(zhǎng)主枝，且通過人工是用刀片將上端插入刀片進(jìn)行垂直切割開縫，相反結(jié)果幼苗體切割去除根系以及以上一段距離，剩下的枝莖底端傾斜切除一段使其成尖狀，形狀與抗病體植株幼體上的切割開縫近似匹配，兩者貼合在一起，再用夾子固定大約10-15天，枝體完全長(zhǎng)合在一起，成為一種抗病強(qiáng)的結(jié)果植株體，來滿足生長(zhǎng)結(jié)果需要，但現(xiàn)在這種嫁接方式操作非常繁瑣精細(xì)，特別是貼合縫隙與貼合尖的切割與粘貼，難以保證接穗和砧木切口的良好對(duì)接；加之兩者都為幼苗柱體，非常脆弱且動(dòng)刀幅度非常小，過多的操作移動(dòng)很容易造成折斷，需要極強(qiáng)的耐心和高強(qiáng)度勞動(dòng)力[6]。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

本設(shè)計(jì)的嫁接組合輔助裝置，以降低嫁接操作勞動(dòng)強(qiáng)度、提升幼苗嫁接成活率為目標(biāo)，通過在一個(gè)斜滑塊上配合間隔設(shè)置的兩個(gè)刀片，刀片的切割刃相平行，保證了接穗和砧木對(duì)接切口的吻合，兩個(gè)對(duì)稱同步動(dòng)作的斜滑塊，能夠同步對(duì)植株兩側(cè)切割，一體化操作過程中形成滿足需求的切口對(duì)接形狀。

如圖1所示，裝置主要結(jié)構(gòu)包括支架、間隔且對(duì)稱安裝在支架上的第一夾具板和第二夾具板，第一夾具板滑動(dòng)配合有第一斜滑塊，第一斜滑塊上間隔設(shè)有平行的第一刀片和第二刀片，第二夾具板上滑動(dòng)配合有與第一斜滑塊對(duì)稱設(shè)置的第二斜滑塊，第二斜滑塊上設(shè)有與第一刀片對(duì)稱的第三刀片、與第二刀片對(duì)稱的第四刀片，第一刀片相對(duì)于第一刀片和第三刀片的對(duì)稱面呈銳角設(shè)置，第一斜滑塊和第二斜滑塊同步滑動(dòng)調(diào)節(jié)第一刀片和第三刀片的間距、第二刀片和第四刀片的間距；對(duì)于第一斜滑塊和第二斜滑塊的對(duì)稱參考面為其二者間距連線的垂直平分面，同樣的，第一刀片和第三刀片、第二刀片與第四刀片的對(duì)稱參考面與上述參考面相同，支架包括剪式鉸接的第一夾板和第二夾板，第一夾具板安裝在第一夾板的一端，第二夾具板安裝在第二夾板的一端，第一夾板與第二夾板相對(duì)鉸接軸線轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)第一夾具板和第二夾具板的間距，第一夾具板設(shè)有凹槽，第一斜滑塊與凹槽一側(cè)的傾斜面配合，凹槽的另一側(cè)形成夾持板，第二夾具與第一夾具結(jié)構(gòu)相同，第二斜滑塊與第二夾具凹槽一側(cè)的傾斜面配合，兩個(gè)凹槽相對(duì)布置，兩個(gè)夾持板相對(duì)布置形成間距可調(diào)的夾持空間。凹槽的傾斜面相對(duì)于第一刀片和第三刀片的對(duì)稱面呈銳角設(shè)置。凹槽內(nèi)沿傾斜面設(shè)有滑道板，第一斜滑塊和第二斜滑塊分別配合對(duì)應(yīng)的滑道板沿對(duì)應(yīng)的傾斜面帶動(dòng)刀片滑動(dòng)，第一刀片、第二刀片、第三刀片和第四刀片均為傾斜刃和平面刃組成的刀刃，第一刀片的傾斜刃朝向第二刀片的傾斜刃設(shè)置，第三刀片的傾斜刃朝向第四刀片的傾斜刃設(shè)置，用于使其切割面所呈角度一致，第一刀片與第二刀片的遠(yuǎn)離第一斜滑塊的一端平齊，第三刀片和第四刀片的遠(yuǎn)離第二斜滑塊的一端平齊，第一刀片與第三刀片端部接觸時(shí)，第二刀片與第四刀片端部同步接觸，第一斜滑塊和第二斜滑塊配合有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過支撐架安裝在支架上，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)第一斜滑塊和第二斜滑塊沿對(duì)應(yīng)的夾具塊同步滑動(dòng)。

圖1 嫁接組合輔助裝置結(jié)構(gòu)圖

2 控制原理

結(jié)合2所示，當(dāng)夾住單棵結(jié)果幼苗后，手動(dòng)按一下工作開關(guān)，磁控制閥開始工作，控制連通的工作氣缸的氣缸軸外伸，氣缸軸帶動(dòng)限位板間的上連接擺桿與下連接擺桿下移，并帶動(dòng)連接支桿下移，致使左夾具板與右夾具板內(nèi)的斜滑塊沿著楔形面移動(dòng)。

圖2 控制原理圖

中間過程中，嵌入板在橫向滑板的滑板槽內(nèi)橫向移動(dòng)，斜滑塊帶動(dòng)結(jié)果幼苗刀片與抗體幼苗刀片平行下移，這時(shí)兩側(cè)的結(jié)果幼苗刀片對(duì)結(jié)果幼苗底部沿著雙面切割路線進(jìn)行迅速切割，而兩側(cè)的抗體幼苗刀片下移之后刀刃接觸，形成組合刀，用組合刀對(duì)抗體幼苗進(jìn)行切割，形成嫁接口，位置上與結(jié)果幼苗切割后的底端對(duì)應(yīng)好。

與此同時(shí)，按動(dòng)工作開關(guān)，工作氣缸控制氣缸軸收縮，兩側(cè)斜滑塊沿著楔形面移動(dòng)回位，并帶動(dòng)結(jié)果幼苗刀片與抗體幼苗刀片回位，這時(shí)，通過手持的上夾板與下夾板調(diào)節(jié)，將左夾具板與右夾具板之間的結(jié)果幼苗釋放，其底端正好落入與抗體幼苗的嫁接口中配合一起，形成雙面貼合，之后用夾子夾住即可形成供生長(zhǎng)的貼合面。

3 實(shí)施原理

現(xiàn)在抗病幼苗嫁接操作過程主要是：種植者首先將抗病體植株幼體成片切割，只留取根系以及以上一段距離作為生長(zhǎng)主枝，且通過人工是用刀片將上端插入刀片進(jìn)行垂直切割開縫，相反結(jié)果幼苗切割去除根系以及以上一段距離，剩下的枝莖底端傾斜切除一段使其成尖狀，形狀與抗病體植株幼體上的切割開縫近似匹配，兩者貼合在一起，再用夾子固定大約10-15天，枝體完全長(zhǎng)合在一起，成為一種抗病強(qiáng)的結(jié)果植株體，來滿足生長(zhǎng)結(jié)果需要，但現(xiàn)在這種嫁接方式操作非常繁瑣精細(xì)，特別是貼合縫隙與貼合尖的切割與粘貼，加之兩者都為幼苗柱體，非常脆弱且動(dòng)刀幅度非常小，過多的操作移動(dòng)很容易造成折斷，需要極強(qiáng)的耐心和高強(qiáng)度勞動(dòng)力，針對(duì)這種問題，設(shè)計(jì)的抗性結(jié)果幼苗嫁接組合刀具，如圖3所示，使用時(shí)，人工手持上夾板與下夾板，上夾板與下夾板可通過夾板銷進(jìn)行角度交錯(cuò)調(diào)節(jié)，過程中連接的左夾具板與右夾具板可進(jìn)行間距調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)果幼苗的固定于分離，當(dāng)夾住單棵結(jié)果幼苗后，手動(dòng)按一下工作開關(guān)，磁控制閥開始工作，控制連通的工作氣缸的氣缸軸外伸，氣缸軸帶動(dòng)限位板間的上連接擺桿與下連接擺桿下移，并帶動(dòng)連接支桿下移，致使左夾具板與右夾具板內(nèi)的斜滑塊沿著楔形面移動(dòng)，中間過程中，嵌入板在橫向滑板的滑板槽內(nèi)橫向移動(dòng)，斜滑塊帶動(dòng)結(jié)果幼苗刀片與抗體幼苗刀片平行下移，這時(shí)兩側(cè)的結(jié)果幼苗刀片對(duì)結(jié)果幼苗底部沿著雙面切割路線進(jìn)行迅速切割，而兩側(cè)的抗體幼苗刀片下移之后刀刃接觸，形成組合刀，用組合刀對(duì)抗體幼苗進(jìn)行切割，形成嫁接口，位置上與結(jié)果幼苗切割后的底端對(duì)應(yīng)好，與此同時(shí)，按動(dòng)工作開關(guān)，工作氣缸控制氣缸軸收縮，兩側(cè)斜滑塊沿著楔形面移動(dòng)回位，并帶動(dòng)結(jié)果幼苗刀片與抗體幼苗刀片回位，這時(shí)，通過手持的上夾板與下夾板調(diào)節(jié)，將左夾具板與右夾具板之間的結(jié)果幼苗釋放，其底端正好落入與抗體幼苗的嫁接口中配合一起，形成雙面貼合，之后用夾子夾住即可。

圖3 嫁接過程原理圖

4 技術(shù)效果

本設(shè)計(jì)幼苗嫁接組合輔助裝置，通過結(jié)構(gòu)上一體化集約設(shè)計(jì)，實(shí)施嫁接操作可達(dá)到以下效果：

（1）通過在一個(gè)斜滑塊上配合間隔設(shè)置的兩個(gè)刀片，刀片的切割刃相平行，保證了接穗和砧木對(duì)接切口的吻合，兩個(gè)對(duì)稱同步動(dòng)作的斜滑塊，能夠同步對(duì)植株兩側(cè)切割，形成滿足需求的切口對(duì)接形狀。

（2）將兩棵柱體幼苗之間精細(xì)復(fù)雜的嫁接過程，通過手持式的組合嫁接刀具實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)果幼苗接穗底端切口、抗體幼苗砧木頂端切口，并實(shí)現(xiàn)將結(jié)果幼苗接穗與抗體幼苗砧木的切口貼合一體化銜接起來，操作通過輔助裝置實(shí)現(xiàn)，降低勞動(dòng)成本，提高嫁接效率。

（3）操作過程中，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)斜滑塊沿對(duì)應(yīng)的夾具塊斜向滑動(dòng)，帶動(dòng)刀片沿切割路線移動(dòng)，使得接穗對(duì)應(yīng)的刀片和砧木對(duì)應(yīng)的刀片同步移動(dòng)，在開設(shè)接穗接口的同時(shí)能夠進(jìn)行砧木接口的開設(shè)，二者切割處接口一致對(duì)應(yīng)匹配，形成雙面貼合，貼合角度一致，提高嫁接成功率。