板式家具自動(dòng)化封邊修邊設(shè)備研究進(jìn)展

摘

要：根據(jù)當(dāng)前封邊行業(yè)現(xiàn)狀，介紹了高分子封邊條相關(guān)信息，整理了板式家具生產(chǎn)最新研究成果，并對(duì)封邊條在家具中封邊、修邊的前沿設(shè)備做了分析和探討，總結(jié)了家具行業(yè)中各類封邊、修邊的最新技術(shù)和最新設(shè)備發(fā)明成果。關(guān)鍵詞：板式家具；封邊條；曲線封邊；直線封邊；仿形修邊

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引言中國(guó)家具業(yè)經(jīng)歷了改革開放后30年的高速發(fā)展，創(chuàng)造了世界奇跡。當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，家具業(yè)也出現(xiàn)了從高速發(fā)展向中低速發(fā)展的轉(zhuǎn)變，已從傳統(tǒng)手工業(yè)發(fā)展成為以機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)為主的技術(shù)裝備較為先進(jìn)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)。智能自動(dòng)化制造最早由德國(guó)提出，它是基于信息物理系統(tǒng)（CPS），通過CPS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備與產(chǎn)品的實(shí)時(shí)連通、相互識(shí)別和有效交流，從而構(gòu)建一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的智能制造模式，智能化生產(chǎn)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已然實(shí)現(xiàn)。家具封邊修邊的主要作用是對(duì)板材斷面進(jìn)行固封，避免受環(huán)境和使用過程中的不利因素（主要為水分）影響對(duì)板材造成破壞，并阻止板材內(nèi)部的甲醛揮發(fā)，同時(shí)使家具更為美觀圓潤(rùn)。判斷一件板式家具的質(zhì)量究竟如何，最直觀的一點(diǎn)就是家具的封邊質(zhì)量。伴隨著封邊條發(fā)展的同時(shí)，封邊技術(shù)也在逐漸革新。常用的封邊條材料主要有PVC、ABS、PE、PP、PMMA、PS等。本文綜合當(dāng)前家具封邊條對(duì)于封邊和修邊方面的研究，總結(jié)了最新的封邊和修邊設(shè)備研究成果，以期對(duì)家具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。1

封邊高分子封邊條是以聚合物為主要原料，加入增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、染料等助劑，一起混煉壓制而成的熱塑性卷材。其表面有木紋、大理石、布紋等花紋、圖案，同時(shí)表面光澤柔和，具有木材的真實(shí)感和立體感，具有一定的光潔度和裝飾性，具有一定的耐熱、耐化學(xué)品、耐腐蝕性，表面有一定的硬度。封邊技術(shù)質(zhì)量直接影響著家具的整體質(zhì)量和美觀程度，因此許多企業(yè)對(duì)封邊設(shè)備和封邊技巧的改進(jìn)做了一定的研究。研究并掌握了直線封邊機(jī)的幾大裝置的調(diào)試技巧，對(duì)不同功能配置的直線封邊機(jī)做到了觸類旁通，在完美的封邊作業(yè)中提高產(chǎn)品的檔次。該設(shè)備由粘貼壓緊裝置、封邊條前后齊頭裝置、上下修邊裝置、跟蹤修邊裝置、刮邊裝置及拋光裝置等組成。首先需要根據(jù)工件厚度來調(diào)整壓梁高度，然后調(diào)整粘貼壓緊裝置、前后齊頭裝置，再然后對(duì)上下修邊和跟蹤修邊兩項(xiàng)裝置進(jìn)行調(diào)整，最后調(diào)整刮邊裝置及拋光裝置。一般調(diào)試時(shí)要從進(jìn)料端開始，按照先后順序進(jìn)行操作，直到出料端結(jié)束。通過研究，分析和整理了常見的弧形桌面的曲線形和影響曲線封邊質(zhì)量的因素。研究者以18

mm厚的刨花板、1.5

mm厚的PVC封邊條、低溫?zé)崛勰z為原料，設(shè)置三組實(shí)驗(yàn)，對(duì)封邊溫度、膠量、封邊速度進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：最佳的封邊溫度為140～150

℃；以PVC封邊條為1/4圓內(nèi)弧的封邊材料，封邊速度為8.9～15

m/min時(shí)有最大的剝離強(qiáng)度平均數(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，外弧封邊速度相較內(nèi)弧要快很多，速度可達(dá)30

m/min以上。根據(jù)曲線封邊與直線封邊的不同，闡述了曲線封邊的封邊系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的滾子鏈傳動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。曲線封邊機(jī)是在真空系統(tǒng)中，啟動(dòng)真空泵，依靠吸力將板材緊緊吸附到吸盤上，然后進(jìn)行封邊作業(yè)。曲線封邊系統(tǒng)主要包括封邊、修邊、吸盤、機(jī)架和控制臺(tái)五部分。曲線封邊機(jī)對(duì)工人的操作技術(shù)要求較高，封邊效率較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到全自動(dòng)加工的效率，應(yīng)對(duì)曲線封邊機(jī)做進(jìn)一步深入研究及開發(fā)設(shè)計(jì)，以提高加工效率。對(duì)應(yīng)用較廣泛的櫥柜封邊機(jī)生產(chǎn)線進(jìn)行了概述，分析各個(gè)生產(chǎn)線中的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出了優(yōu)化方案，對(duì)整體櫥柜封邊機(jī)生產(chǎn)線采用環(huán)繞式整體布局，根據(jù)自身需要設(shè)計(jì)自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、無動(dòng)力輥臺(tái)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使整體櫥柜封邊機(jī)生產(chǎn)線完整呈現(xiàn)。優(yōu)化后，其自動(dòng)化程度、占地面積、循環(huán)次數(shù)均占有一定的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)優(yōu)化方案的需求、生產(chǎn)線的工作流程和加工板材的規(guī)格對(duì)上述三個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并運(yùn)用Solidworks軟件對(duì)無動(dòng)力輥臺(tái)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，用ANSYS軟件對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)重要部件進(jìn)行靜力學(xué)分析。從而在一定程度上提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。2

修邊家具修邊是在全自動(dòng)封邊機(jī)對(duì)家具封邊以后，對(duì)有邊角的地方進(jìn)行修正，以達(dá)到和諧圓潤(rùn)的效果。修邊機(jī)是封邊機(jī)作業(yè)的核心功能部件，其修邊質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的封邊質(zhì)量。先進(jìn)的設(shè)備往往能實(shí)現(xiàn)較高的修邊效率，保證較高的產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)仿形修邊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)裝置氣缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。研究者使用Solidworks軟件完成三維建模并制定加工工藝流程，應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)仿形修邊銑刀的力學(xué)性能及振動(dòng)特性進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：當(dāng)?shù)毒邚?qiáng)度足夠大時(shí)，一般不會(huì)出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象；當(dāng)最大變形量較小，即使刀具在高速斷續(xù)切削加工中造成變形，只要刀具仍在壽命范圍內(nèi)，仍然能保證加工精度。通過對(duì)仿形修邊系統(tǒng)關(guān)鍵部件立柱組件進(jìn)行靜力學(xué)與模態(tài)分析，研究得知，上支承板右端變形過大，且第一階固有頻率與外界激振頻率接近易發(fā)生共振。研究者還研究建立了仿形修邊銑刀、立柱組件的三維模型及有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析與模態(tài)分析；同時(shí)也建立了整個(gè)系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。研究開發(fā)了封邊機(jī)仿形修邊系統(tǒng)，研究者根據(jù)仿形修邊系統(tǒng)的加工原理，切削工具選用圓角修邊刀，通過氣缸驅(qū)動(dòng)裝置完成所需曲線軌跡運(yùn)動(dòng)，再由運(yùn)動(dòng)定位將板材封邊帶兩端面與靠模輪固定，從而讓圓角修邊刀與板材貼緊，完成跟蹤仿形修邊工作。研究組建了四連桿式仿形修邊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)分為行程開關(guān)、修邊機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三個(gè)主要部分。以圓角修邊刀為主要切削部件，利用側(cè)推氣缸機(jī)構(gòu)及靠模，在加工過程中采用運(yùn)動(dòng)定位，使加工刀具始終緊貼板材邊部，完成對(duì)封邊帶的跟蹤修邊，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。通過兩個(gè)氣缸之間的相互配合，可以精確控制修邊機(jī)構(gòu)的行進(jìn)方向以及刀具的進(jìn)給方向，從而對(duì)板材的封邊帶進(jìn)行定位及修正。該四連桿仿形修邊機(jī)構(gòu)不僅能使封邊帶的四周均得到修正，而且修邊工序均為全自動(dòng)流水作業(yè)，通過一次進(jìn)給即可對(duì)邊部做進(jìn)一步修整，提高了加工效率。通過建立封邊機(jī)虛擬樣機(jī)模型，以封邊機(jī)的進(jìn)料速度以及氣缸剛度為設(shè)計(jì)變量，導(dǎo)入Adams中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，分析結(jié)果表明：對(duì)應(yīng)不同的進(jìn)料速度，最優(yōu)的氣缸剛度選擇不盡相同。但是隨著進(jìn)料速度的增大，電機(jī)機(jī)座平穩(wěn)所需時(shí)間呈減小趨勢(shì)，纖維板與靠模之間的接觸力呈增大趨勢(shì)。研究者以Adams分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了簡(jiǎn)化的修邊機(jī)有限元模型，對(duì)結(jié)構(gòu)施加碰撞產(chǎn)生的最大接觸力進(jìn)行強(qiáng)度分析，對(duì)比材料的屈服強(qiáng)度可知，結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于其屈服極限，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。研究發(fā)明了一種家具修邊機(jī)，該新型家具修邊機(jī)包括基座、家具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件、粗修機(jī)構(gòu)以及精修組件。所述家具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件安裝于所述基座上；粗修機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)氣缸與粗修組件，旋轉(zhuǎn)氣缸鄰近所述家具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件進(jìn)行設(shè)置，粗修組件包括旋轉(zhuǎn)架以及設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)架上的多個(gè)磨削輥，對(duì)多個(gè)磨削輥的直徑進(jìn)行不同設(shè)置；精修組件包括凸伸板、往復(fù)氣缸以及精修輥，凸伸板凸設(shè)于所述基座的一側(cè)。該新型家具修邊機(jī)無需更換工具，且效率較高。發(fā)明了一種自動(dòng)移動(dòng)式家具制造用木板修邊機(jī)，該修邊機(jī)包括支撐腿、底板、支撐板、固定板、螺紋套、螺紋桿等基本組件。該自動(dòng)移動(dòng)式家具制造用木板修邊機(jī)，通過滑動(dòng)槽、滑輪、移動(dòng)支撐腿、載物板、正反轉(zhuǎn)電機(jī)、齒輪和齒板的設(shè)置，使木板在修邊的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移動(dòng)，解決了現(xiàn)有木板修邊機(jī)在對(duì)木板進(jìn)行修邊的時(shí)候，通過人工推動(dòng)木板對(duì)木板進(jìn)行修邊的問題，從而避免了人工推移的時(shí)候木板發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致修邊的位置發(fā)生偏移。3

結(jié)語我國(guó)已成為世界上的家具生