摘要：针对板式家具的特点，设计并开发了一条通过转运与分配设备将开料过程与封边过程相结合的定制化流水线，能够对不同规格的板式家具进行一次自动上料、贴标签、智能转运、柔性封边、数控钻孔等工序，为板式家具的规模化、柔性定制化生产奠定了坚实的基础。 关键词：定制化；柔性化；板式家具；板材加工工艺；关键设备 伴随着我国经济的持续高速发展，人们的消费需求也变得越来越具有个性化，因此，板式家具的制造业已经从大批量转向大规模定制化的生产方式，因此，定制家具已经变成了中国家具市场的主要力量，而定制的板式家具的市场份额也在逐渐扩大，最终成为了定制家具中最大的一个类别。板式家具的制造企业正在进行一次转型，逐步向自动化、智能化、柔性化的方向发展。当前，在国内，大部分的家具装备制造业中，所使用的装备种类较少，结构简单，而且其自动化水平也不高。而且，因为这些装备大多是由各个制造业厂家供应的，所以很难将家具的生产流水线进行无缝的整合。目前多数板式家具的加工工艺存在柔性差、人工调整频繁、加工效率低等问题，很难适应多品种、小批量、短时间的个性化家具加工需求。
虽然一些大型的家具公司已经引进了国外的先进生产线，但是他们的配套服务并不是很好，在与国内的客户需求和产能的匹配等方面存在着很大的问题，而且这些产品的成本也很高。为此，本项目拟由广州弘亚 CNC公司自行研发的全自动贴标机、切割设备、接料机、封边设备、打孔设备等，使切割、封边、打孔设备达到智能化、智能化的水平，并增设运输、分发设备，设计并实现板式家具的定制化柔性加工流水线。在此基础上，开发出一套能够与客户需求相匹配的、能够进行数据收集、以及与客户需求分析软件（MES）、 ERP软件（ERP）相匹配的信息处理系统，为客户需求的个性化定制提供了一种新的解决方案发布任务虚拟电子围栏[1]。
1方案设计
1.1工艺设计
板材切割、压边、打孔是板材加工中最基础也是最重要的工艺环节。本项目以板式家具的生产流程为研究对象，以提升板式家具的生产效率、板料利用率和板料品质为目标，以板料的生产流程为切入点，以板料的规模化生产和灵活制造需求为导向，研究板料的加工流程。在流水线开料机的上游增加了一个自动上料贴标记程序，这样可以将一个带有处理信
息的标签贴在板材上，后一道程序可以由一个感应装置进行扫描来启动；在开坯和封边过程中，增加了一个智能化的转移过程，它可以按照板材的大小进行智能化的分级。最后，对其加工流程进行了研究，确定了上料，贴标签，开料，智能转运，封边，钻孔，下料的工艺流程。
1.2生产线布局设计
定制化板式家具柔性制造生产线的主要构成部分包括了自动上料贴标机、开料设备、自动接料机、封边设备、运输装置、钻孔设备等。它可在一次连续的情况下，一次性连续地自动完成对板材的自动上料、贴标、开料、智能转运、柔性封边、数控钻孔和下料等工作。这条生产线不但拥有以数控技术为核心的柔性加工装备，还拥有一套完整的信息管理系统，可以利用第一和第二控制中心与制造执行系统（MES）之间的无缝连接，从而实现对定制化家具的自动化、柔性和智能的制造[2]。
1.3工作流程
手机支撑架定制化板式家具柔性制造生产线的工作流程：首先通过叉车将板垛运送到自动上料贴标机
的工作台面上，自动上料贴标机根据预设程序粘贴标签；然后将板材拖拽至开料设备的工作台面上进行自动定位，并根据第一控制中心下达的加工指令进行开料；通过自动接料机的转运分配装置将长度为 120～300 mm、宽度≥80 mm的板件输送至第一封边机进行封边作业，将长度≥300mm、宽度为30～80 mm的板件输送至第二封边机进行封边作业，将其他尺寸的板件根据第一封边机、第二封边机的速比进行分配输送；继而通过运输装置将板件运送至钻孔设备进行打孔、开槽加工；最后通过运输装置完成板件下料。在工作过程中，通过第一控制中心、第二控制中心发出制造执行系统（MES）的各项指令，第一控制中心主要协调和控制自动上料贴标机、开料设备、自动接料机的工作，第二控制中心用于协调和控制封边设备（第一封边机、第二封边机）、钻孔设备、运输装置的工作。
2关键设备研发
2.1自动上料贴标机
自动上料贴标机主要是为了实现上游新加的上料贴标工序，并根据一号控制中心的命令，对片材进行进行板材的上料和贴标作业。该贴纸含有板料的加工资料，后处理装置只需扫一眼就能得到该贴纸的资料，就能对机床的运动进行自动调节，并能对加工过程进行调校。
这种标识是实现开料、智能转运、封边和打孔等工序智能化作业的技术先决条件，可以大大降低加工误差。该全自动贴标机包括：第一机架，液压升降平台，第一横梁，打印机，贴标头，贴标筒，转动筒。在进行贴标工作的时候，贴标头会经过第一控制中心的预先设定程序，让它更接近打印机的出标口，再用真空吸附标签，把它移到指定的位置，把标签贴到板件上。在一条生产线上，将自动上料贴标机的使用，就可以很好地解决传统上料工艺中需要人工捡料、分拣和贴标的问题，从而使生产线的自动化水平得到了提高，同时还可以为所加工的板件提供后工序的加工信息标志，从而提高了整体加工的生产效率和操作精度，还可以减少人工成本。
贴标装置是全自动贴标机的核心部件，它的贴标头可以实现 X, Y, Z轴三个方位的移动和自身90度的转动，可以在排列时满足不同方位的窄幅纸张。通过沿着第一框架的纵长方向的第一横梁来完成贴标题头X轴线的运动（以40米/分钟的速度）；通过沿着所述第一横向构件的所述贴标头 Y轴线的移动来完成所述贴标头 Y轴线的移动（所述移动速度为60米/分钟）；通过提升平台和贴标圆柱体的提升来完成贴标头的Z轴移动（1220-2440毫米），提升平台可以提升的平板切割高度是500毫米；贴标头自身转动90度是通过与之相连的转动圆筒转动而完成的扭力起子[4]。
2.2开料设备
常规的切割装置是用电动切割锯片，将一块板料从纵向和横向切割成各种尺寸的板料。这条线的开料过程是由一个加工中心完成的，除了可以自动抓取和推板子以外，它还可以根据一个标签来获得开料过程的数据，并可以自动调整过程的参数，从而达到对板子进行高效率的切割。为了提高生产率，可以在开料机的前面增加一种智能化的导线控制的导流器，通过此导流器可以完成多个开料机的同步工作。
2.3自动接料机
为了使生产线上的开料、封边、打孔这三个主要工序能够无缝地结合起来，在开料和封边设备之间，还需要增加一个转移和分配装置，这样就可以使生产线能够根据板材的大小，对生产线进行灵活地调整，从而可以满足各种大小的家具板材的生产。在自动送料机上装有一个光电感应器，可以探测到有无工件正在送出，并能及时的反馈信息，与手工送料相匹配[5]。
在自动送料机上，采用中转分送设备，实现了板材的智能化中转。搬运分配装置包括直线
导轨、伺服电机驱动的带轮、输送平台和激光测距装置等，其中，激光测距装置接收第一控制中心的命令，实现对不同的板件尺寸的自动分类。该装置按照板件长度和宽度的不同尺寸规格要求，将板件分别输送至第一封边机或第二封边机进行加工；将其他尺寸的板件根据第一封边机、第二封边机的速比进行分配输送。
2.4封边设备
一次性雾化吸入器常规的包边机难以实现异形板材的大批量成型，不能适应个性化板材家具的柔性制造需求。在家具业的板材加工过程中，封口装置是最常用的一种装置。由于家具板零件的尺寸和颜各不相同，为了达到批量制造，对包边机的加工要求较高。这条线的封边设备可以对各种尺寸规格的板件进行封边加工，其主要的设备结构是：加工封边板件的长度为120~300 mm、宽度≥80 mm的第一封边机，以及加工封边板件的长度≥300 mm、宽度为30~80 mm的第二封边机。本发明通过流水线上的多台封边机的协同工作，来完成各种尺寸的订制板式家具的自动化封边，从而达到高效率高质量的封边效果。
封边机主要由涂胶机构、切断机构、压料机构等组成。压料机构是封边机关键机构之一，用于将封边条与板件紧密压实。封边机使用两种结构形式的压片装置来实现对封边机的压
片操作。第一套封边机的压料装置由第一托架，第一传动轮，张紧轮，压料带，以及压料平台构成，在工作过程中，第一传动轮带动压料带旋转，张紧轮使压料带张紧，以实现对板材的压制，压料带是一种履带，可以传送至少120毫米的板材；第二封边机的压料机构由第二支架、输送链块、压轮、辅助支撑轮和第二动力轮组成，作业时通过第二动力轮驱动的输送链块输送板件，由多层压轮完成压紧作业。
2.5钻孔设备
在家具产品中，钻削加工的精确性对其组装品质及使用寿命有很大的影响。根据定制板式家具的加工工艺要求，传统的板件钻孔设备在不停地适应大批量加工的同时，也要完成多规格、不同类型的钻孔加工。在这条流水线上，打孔和开槽都是在六面钻孔中心上进行的，这种钻孔装置可以与前序封边环节无缝连接，主机只需要扫描标签，就可以得到加工信息的命令，然后就可以自动地完成打垂直孔、侧孔、开槽等过程，整个过程都不需要人为的技术介入，所以可以大大地提升加工的精度，并实现自动化和智能化的操作。
3生产线应用
文件传输管理系统
定制化板式家具柔性制造生产线已经在定制化家具行业中得到了广泛的应用，它拥有很强的技术通用性，因此受到了家具生产企业的广泛认同，是许多定制家具企业实现工业4.0的核心生产线。该生产线可满足各种规格的板料在加工时的需要，节约了大量的人力，生产率可提高30%-40%，且其造价仅为国外同类产品的1/3，具有较高的性价比。
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