幼苗嫁接组合辅助装置设计

杨硕林，符浩

(1.山东农业工程学院 机械电子工程学院，山东 济南 250100；2.临沂技师学院，山东 临沂 276000)

农业新时代背景下，国家大力推动乡村振兴战略，倒逼农业技术优化升级，其中农业播种栽植过程中，嫁接成功率是最关键的一步，嫁接成活率是提升产量的本源性前提[1]。幼苗嫁接是幼苗嫁接苗培育过程中难度最大技术问题[2]，幼苗嫁接繁殖技术一直没有得到理想的解决，成活率低且不稳[3]。目前研究的主要成果有子苗嫁接、微枝嫁接，方法都属室内嫁接，室外嫁接有苗圃枝接和室外芽接两种方法。幼苗嫁接主要是通过结果幼苗体嫁接到抗病体植株幼体上，通过抗病体植株根系获得土壤内营养元素，来供应结果幼苗体生长结果。借助砧木根系强大的抗逆性、生长势以及抗病性等来减少蔬菜的发病、增强生长势、提高抗逆性等，实现重茬、增产、增收等目的；植物嫁接时接合部位组织越幼嫩，分生组织也越旺盛，嫁接后越容易形成愈伤组织，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]。

目前的操作过程主要是种植者首先将抗病体植株幼体成片切割，只留取根系以及以上一段距离作为生长主枝，且通过人工是用刀片将上端插入刀片进行垂直切割开缝，相反结果幼苗体切割去除根系以及以上一段距离，剩下的枝茎底端倾斜切除一段使其成尖状，形状与抗病体植株幼体上的切割开缝近似匹配，两者贴合在一起，再用夹子固定大约10-15天，枝体完全长合在一起，成为一种抗病强的结果植株体，来满足生长结果需要，但现在这种嫁接方式操作非常繁琐精细，特别是贴合缝隙与贴合尖的切割与粘贴，难以保证接穗和砧木切口的良好对接；加之两者都为幼苗柱体，非常脆弱且动刀幅度非常小，过多的操作移动很容易造成折断，需要极强的耐心和高强度劳动力[6]。

1 设计内容

本设计的嫁接组合辅助装置，以降低嫁接操作劳动强度、提升幼苗嫁接成活率为目标，通过在一个斜滑块上配合间隔设置的两个刀片，刀片的切割刃相平行，保证了接穗和砧木对接切口的吻合，两个对称同步动作的斜滑块，能够同步对植株两侧切割，一体化操作过程中形成满足需求的切口对接形状。

如图1所示，装置主要结构包括支架、间隔且对称安装在支架上的第一夹具板和第二夹具板，第一夹具板滑动配合有第一斜滑块，第一斜滑块上间隔设有平行的第一刀片和第二刀片，第二夹具板上滑动配合有与第一斜滑块对称设置的第二斜滑块，第二斜滑块上设有与第一刀片对称的第三刀片、与第二刀片对称的第四刀片，第一刀片相对于第一刀片和第三刀片的对称面呈锐角设置，第一斜滑块和第二斜滑块同步滑动调节第一刀片和第三刀片的间距、第二刀片和第四刀片的间距；对于第一斜滑块和第二斜滑块的对称参考面为其二者间距连线的垂直平分面，同样的，第一刀片和第三刀片、第二刀片与第四刀片的对称参考面与上述参考面相同，支架包括剪式铰接的第一夹板和第二夹板，第一夹具板安装在第一夹板的一端，第二夹具板安装在第二夹板的一端，第一夹板与第二夹板相对铰接轴线转动调节第一夹具板和第二夹具板的间距，第一夹具板设有凹槽，第一斜滑块与凹槽一侧的倾斜面配合，凹槽的另一侧形成夹持板，第二夹具与第一夹具结构相同，第二斜滑块与第二夹具凹槽一侧的倾斜面配合，两个凹槽相对布置，两个夹持板相对布置形成间距可调的夹持空间。凹槽的倾斜面相对于第一刀片和第三刀片的对称面呈锐角设置。凹槽内沿倾斜面设有滑道板，第一斜滑块和第二斜滑块分别配合对应的滑道板沿对应的倾斜面带动刀片滑动，第一刀片、第二刀片、第三刀片和第四刀片均为倾斜刃和平面刃组成的刀刃，第一刀片的倾斜刃朝向第二刀片的倾斜刃设置，第三刀片的倾斜刃朝向第四刀片的倾斜刃设置，用于使其切割面所呈角度一致，第一刀片与第二刀片的远离第一斜滑块的一端平齐，第三刀片和第四刀片的远离第二斜滑块的一端平齐，第一刀片与第三刀片端部接触时，第二刀片与第四刀片端部同步接触，第一斜滑块和第二斜滑块配合有驱动机构，驱动机构通过支撑架安装在支架上，驱动机构带动第一斜滑块和第二斜滑块沿对应的夹具块同步滑动。

图1 嫁接组合辅助装置结构图

2 控制原理

结合2所示，当夹住单棵结果幼苗后，手动按一下工作开关，磁控制阀开始工作，控制连通的工作气缸的气缸轴外伸，气缸轴带动限位板间的上连接摆杆与下连接摆杆下移，并带动连接支杆下移，致使左夹具板与右夹具板内的斜滑块沿着楔形面移动。

图2 控制原理图

中间过程中，嵌入板在横向滑板的滑板槽内横向移动，斜滑块带动结果幼苗刀片与抗体幼苗刀片平行下移，这时两侧的结果幼苗刀片对结果幼苗底部沿着双面切割路线进行迅速切割，而两侧的抗体幼苗刀片下移之后刀刃接触，形成组合刀，用组合刀对抗体幼苗进行切割，形成嫁接口，位置上与结果幼苗切割后的底端对应好。

与此同时，按动工作开关，工作气缸控制气缸轴收缩，两侧斜滑块沿着楔形面移动回位，并带动结果幼苗刀片与抗体幼苗刀片回位，这时，通过手持的上夹板与下夹板调节，将左夹具板与右夹具板之间的结果幼苗释放，其底端正好落入与抗体幼苗的嫁接口中配合一起，形成双面贴合，之后用夹子夹住即可形成供生长的贴合面。

3 实施原理

现在抗病幼苗嫁接操作过程主要是：种植者首先将抗病体植株幼体成片切割，只留取根系以及以上一段距离作为生长主枝，且通过人工是用刀片将上端插入刀片进行垂直切割开缝，相反结果幼苗切割去除根系以及以上一段距离，剩下的枝茎底端倾斜切除一段使其成尖状，形状与抗病体植株幼体上的切割开缝近似匹配，两者贴合在一起，再用夹子固定大约10-15天，枝体完全长合在一起，成为一种抗病强的结果植株体，来满足生长结果需要，但现在这种嫁接方式操作非常繁琐精细，特别是贴合缝隙与贴合尖的切割与粘贴，加之两者都为幼苗柱体，非常脆弱且动刀幅度非常小，过多的操作移动很容易造成折断，需要极强的耐心和高强度劳动力，针对这种问题，设计的抗性结果幼苗嫁接组合刀具，如图3所示，使用时，人工手持上夹板与下夹板，上夹板与下夹板可通过夹板销进行角度交错调节，过程中连接的左夹具板与右夹具板可进行间距调节，实现对结果幼苗的固定于分离，当夹住单棵结果幼苗后，手动按一下工作开关，磁控制阀开始工作，控制连通的工作气缸的气缸轴外伸，气缸轴带动限位板间的上连接摆杆与下连接摆杆下移，并带动连接支杆下移，致使左夹具板与右夹具板内的斜滑块沿着楔形面移动，中间过程中，嵌入板在横向滑板的滑板槽内横向移动，斜滑块带动结果幼苗刀片与抗体幼苗刀片平行下移，这时两侧的结果幼苗刀片对结果幼苗底部沿着双面切割路线进行迅速切割，而两侧的抗体幼苗刀片下移之后刀刃接触，形成组合刀，用组合刀对抗体幼苗进行切割，形成嫁接口，位置上与结果幼苗切割后的底端对应好，与此同时，按动工作开关，工作气缸控制气缸轴收缩，两侧斜滑块沿着楔形面移动回位，并带动结果幼苗刀片与抗体幼苗刀片回位，这时，通过手持的上夹板与下夹板调节，将左夹具板与右夹具板之间的结果幼苗释放，其底端正好落入与抗体幼苗的嫁接口中配合一起，形成双面贴合，之后用夹子夹住即可。

图3 嫁接过程原理图

4 技术效果

本设计幼苗嫁接组合辅助装置，通过结构上一体化集约设计，实施嫁接操作可达到以下效果：

（1）通过在一个斜滑块上配合间隔设置的两个刀片，刀片的切割刃相平行，保证了接穗和砧木对接切口的吻合，两个对称同步动作的斜滑块，能够同步对植株两侧切割，形成满足需求的切口对接形状。

（2）将两棵柱体幼苗之间精细复杂的嫁接过程，通过手持式的组合嫁接刀具实现对结果幼苗接穗底端切口、抗体幼苗砧木顶端切口，并实现将结果幼苗接穗与抗体幼苗砧木的切口贴合一体化衔接起来，操作通过辅助装置实现，降低劳动成本，提高嫁接效率。

（3）操作过程中，通过驱动机构带动斜滑块沿对应的夹具块斜向滑动，带动刀片沿切割路线移动，使得接穗对应的刀片和砧木对应的刀片同步移动，在开设接穗接口的同时能够进行砧木接口的开设，二者切割处接口一致对应匹配，形成双面贴合，贴合角度一致，提高嫁接成功率。