果蔬切片、切丝、切丁加工是食品加工中的一项重要工艺。传统的人工切削不仅劳动强度大,而且加工效率低,采用一次送料,自动完成切片、切丝、切丁的三维切削加工技术是果蔬鲜切加工机械的发展方向。论文针对国内现有切丁机结构复杂、出料不流畅及因参数不匹配造成在切削10mm以上大丁时丁断面弧形大、平整度低、倾斜度大等问题,采用理论分析及虚拟样机技术,开展了新型果蔬三维切丁机设计及参数优化研究。　　 以马铃薯为切削对象,统计分析了其几何尺寸及形状特征参数,利用MXD-01摩擦系数仪对物料的相对摩擦系数进行测试,采用TA.XT2i食品物性测试仪测得物料的抗压强度和剪切强度。结合物料特性及设计要求确定了离心切削法切片,圆盘格栅刀切丝,最后由条刀切丁的果蔬三维切丁方案。对离心切片总成、切丝圆盘刀总成、切丁条刀总成及整机结构进行了设计,省去了传统切丁机辅助进料机构和梳齿机构,由隔板将传动系统与果蔬加工区域隔离,避免了果蔬加工过程中受到污染。分析了使物料紧贴滚筒内壁时,离心切削滚筒内物料的受力情况,确定了推进器最小工作转速。　　 建立了物料在切丝切丁过程的运动模型,通过切丁成形机理分析得到了丁断面方程,确定了影响丁断面形状的因素及三种不同的丁断面形状。在此基础上,应用虚拟样机技术和运动倒置法原理,使物料静止而条刀既做旋转运动又向物料运动反方向移动,得出切丁断面形状。获得了推进器与条刀轴水平中心偏距在260mm～310mm及转速比在0.11～0.22条件下的20mm丁断面曲线,由曲线得出断面偏差及断面倾斜角度。通过仿真结果的双因素方差分析,得到两因素对切丁质量影响的权重关系,从而确定了最优水平中心偏距。最后对15mm及10mm规格丁断面质量进行分析,确定了推进器与条刀轴转速比最优值,保证了切丁机加工不同规格丁的适应能力。　　 根据切丁成形机理分析及参数优化结果,研制物理样机并进行切削性能试验。得到了10mm、15mm与20mm规格丁断面偏差。试验结果表明切得立方丁块形状规整,平均断面偏差绝对值分别为0.97mm、1.76mm、2.54mm,断面偏差相对值百分数分别为9.7％、11.7％、12.7％,均满足企业切丁质量标准Q／LGJX01—2010(断面偏差相对值≤15％),达到了预期目标。