智能制造下的【板式家具封边质量和效率提升】方法！

　　板式家具零部件的封边是通过一定形式使板件暴露的边缘密闭，并与外部环境隔绝从而到达保 护修饰边部的加工工艺。

　　其时板式家具产品生产过程中至关重要的一个环节，直接影响板件的细节 体现和整体品质。封边不仅能提升家具产品的装饰效果，而且还能够保护基材以避免外力破坏和环境的影响。

　　01、板式家具零部件封边工艺

　　封边是板式家具生产中必不可少的一道工序， 其作用是保护基材，防止水分进入，封闭有害气体的释放以及增强产品的稳定性等，同时还能增加家具的审美价值，达到美化的效果。

　　板式家具的封边技术已从热熔胶封边逐渐发展到激光封边和热风封边，主要经历了EVA胶封边、PUR胶封边、激光封边和热风封边4个阶段。

　　目前大多数封边机使用的是热熔胶。其在常温状态下胶为固态，加热熔融时可呈液态，冷却后迅速硬化，用辊涂或喷涂的方法将其置于板件和封边条之间进而实现封边。

　　封边设备需等待热熔胶熔化，耗时较多，封边过程中易污染工件且需更换储胶器。封边条和板材间存在较为明显的接缝，在一定程度上影响了板件质量。

　　激光封边设备通过发射激光，使聚合物胶质涂层瞬间熔解而具有良好粘贴性能。锥形复压滚轮将封边条压紧到工件上，随后经修边、抛光等工序完成封边。

　　激光封边省去了涂胶装置，可存储封边工艺参数实现快速调用，并且对室内温度和空气湿度的适应能力强。

　　热风封边机通过喷射高温高压的热风将胶水融化，压轮机构将封边条压到工件上，而后经修边、 抛光等工序完成封边。热风封边技术的原料易获取且绿色环保、价格低廉，并简化了操作流程与工艺步骤，封边条不易脱落，提高了板式家具的封边质量。

　　多功能CNC加工中心是封边加工的高端工艺， 适用范围广, 可进行精准的异形曲线面板封边作业，且封边质量与效率最优。

　　02、影响封边质量和效率的因素

　　板式家具零部件的封边质量问题多显示在胶缝部位及封边条本身。操作人员、所选基材、封边材料、胶粘剂、封边机、操作环境等因素均会对封边质量和效率产生影响。如下图所示。

　　（1）操作人员

　　对于传统的手工封边和半自动封边，封边质量与操作人员的操作水平有很大关系。熟练地操作及正确地控制工艺参数可减少封边条脱胶等现象。

　　（2）基材

　　基材本身的平整度、密度、含水率、板内应力等质量水准会直接影响修边和封边效果。若基材裁板后放置一天左右再进行封边，质量最好。

　　基材厚度也会影响封边条施压效果，目前高端封边设备对基材的厚度差进行了扩大，有效减弱了其对质量的影响。经加工测试，基材的板件宽度小于100 mm 时，封边质量明显下降，崩边和倒角现象频繁。

　　（3）封边材料

　　封边条涂胶面的表面粗糙度影响封边质量。PVC/ABC/三聚氰胺塑料封边条表面光洁度过高则 不宜封边;表面太粗糙则封边强度会削弱。

　　若封边 条经较长时间的贮存，其表面会产生老化层，影响 胶合性能;在封单板/实木条等材料时，还需注意木质材料的厚度公差;

　　厚度过薄的三聚氰胺封边条胶 合强度低，且硬度较大，切口易不齐，返工率较高。

　　相比之下，热塑性封边材料既可实现小曲率半径成型面封边，也可应用于数控加工中心加工;薄型热塑性封边材料的胶粘速度比三聚氰胺甲醛树脂封边更为快捷，且耐水耐热;

　　三维封边材料可将印刷图案直接粘贴于板件，加工曲面时图案依然适用，且易打磨抛光，从而保证家具的质量。

　　（4）胶粘剂(使用热熔胶封边时)

　　热熔胶的性能质量影响封边效果。其熔融黏度、软化点、热稳定性和晾置时间决定着配制的热熔胶质量差距。EVA 热熔胶粘度小，通用性好，几乎可以黏合所有基材和封边材料。

　　耐热性较好，接缝紧密，胶缝最终强度高;聚烯烃热熔胶耐热性好， 可减少加热时封边条松脱现象。

　　PUR胶是一种活性胶，兼有物理性和化学性凝固。耐水性、耐溶剂性、 耐蒸汽性、耐冷性好。但因其与空气中湿气反应， 需注意储存。

　　在北方使用时，一般夏季选用低温热熔胶，冬季选用高温热熔胶。涂胶量太少达不到胶黏强度，过多则导致封边材料有浮动的倾向。

　　（5）封边设备

　　针对刀具，其不锋利则削弱封边条与板件胶接强度，影响齐端、修边质量;刀具轴同轴度不高或所加压力不足, 则出现高低不平现象。

　　早期封边机未配备铣刀单元，在加工较厚的封边条时，易出现崩边和撕裂等缺陷。现在封边机前端经附加接缝铣削机具组后，铣刀局部齿啮合且轴线成角度，以避免板端崩裂。

　　封边机末端增加平拉刀装置，清除封边后产生的胶丝或多余的胶，减少人工作业，从而提高了封边质量与生产率;针对涂胶装置，辊式的涂胶装置需要加热功率和时间并熔化全部胶，预熔胶槽可缩短加热时间，更换胶时需对其清洗或更换;

　　筒式的涂胶装置仅需熔化所使用的胶量，加热时间节省70%，且胶不易冷却和污染;超颗粒挤压的涂胶装置则兼有前者涵盖的优点，胶接质量良好。

　　（6）操作环境

　　选用热熔胶封边工艺时需要合适的温度及湿度。厂间环境温度不应低于17 ℃。因封边材料和板件材料热胀冷缩系数不同而导致脱落，可对边部进行预热;涂胶装置的熔胶温度需保持至一定的加工温度，且封边机温度显示器温度高于此温度时可 避免冷却过快现象;

　　针对实心边木材湿度影响，一 般控制在8%，且表面无液体、灰尘等。若内含有树脂，需附加DorusND183/1一类的底漆，以增强胶的附着力。

　　板件进给平稳度和速度影响封边质量与效率。输送履带运行平稳会减少修边时产生波浪纹及涂胶不均匀现象;进给速度太慢则导致胶过早冷却， 太快则导致封边材料松脱。

　　手动曲线封边机的进料速度约4 ~ 9 m/min，一般自动封边机进料速度约 18 ~ 24 m/min，高端自动封边机可达36 m/min。北方冬季封边时，封边机的进料速度为18 ~ 21 m/min 为宜。也可适当调高涂胶装置温度配合较高进给速度提高效率。

　　03、智能制造封边发展趋势

　　（1）封边质量标准应与时俱进

　　当今社会越来越注重绿色环保理念,家具行业也不例外。随着我国板式家具生产及应用的提高，板件的封边材料种类逐步呈现出多样性与个性 化。我国已开始实施《家具用封边条技术要求》， 但针对封边质量的标准并没有明确规定。

　　仅仅是封边条的质量优良并不足以体现高质量封边效果， 封边条需与板件高度匹配，进而有效提升封边质量和效率。从源头把关，严格标准，达到整体高质量封边的发展趋势。

　　高品质封边效果的表面应无干花、湿花、龟裂、 皱纹、裂纹、折痕、暗条痕、木材自然缺陷(死节、虫 眼、孔洞、夹皮、腐朽)、染色线、刀线、油溃、污点、黑斑、粘胶、杂质，无明显的气泡、针孔、划痕、波纹等瑕疵，表面应光滑，花纹应清晰、均匀，无漏印;

　　压纹(压花)表面，应有统一的花式，且压纹应清晰，无明显色差;板件与封边条连接边缘应无缺损、崩边、分层、开口裂缝，应光滑平直，接近一体成型的整体产品效果。

　　（2） 封边机向多功能一体化发展

　　家具企业间的竞争重点已不在于原材料价格，生产设备先进程度和设计水平高低，而是时间和利润率。封边机可集铣削、端截、开槽、倒棱、砂光、涂胶、加压等多工序于一体， 依据加工效果设计相应系列模块化程序，以减少基准面校对次数，形成灵活组合的智能化加工设备。

　　CNC加工中心精准度较高，综合性强，可完成直线、曲线封边，齐端、修边、铲边、跟踪修圆角等多功能，具有自动更换刀具的高速主轴电机和刀具库，可快速转换刀具，并能实现三轴/四轴/五轴联动控制;

　　高性能的激光封边设备装配有扫描存储装置，通过扫描封边条工艺参数信息，在更换封边条时不需手动调试，降低了人为误差，封边质量更加稳定。

　　（3）封边设备及软件应增强通用性

　　封边设备硬件与控制系统软件之间匹配性单 一。随着加工数量和种类的增多，软件也需要进行同步发展与升级，同时应增强自主研发精密设备能 力，增强封边设备与软件的兼容性及通用性。可建 立共享软件开放平台，以便设备间随时进行数据修 改等操作。

　　（4）封边机生产线的优化提升

　　一条完整的封边机生产线是由进料装置、封边机、辊台、运输设备及出料装置共同构成的，无论是封边过程中还是封边前或后工序，都将影响加工整体的工作效率。因此，需对封边前端、中端及后端进行全面提升。

　　封边前端

　　1)建立板件及刀具信息库，深化成组技术

　　封边加工前需建立简洁有序的刀具库和板件与之对应使用的信息库，实现切换自如。并记录刀具使用频率，及时更新，确保切削精度。

　　同时，需建立封边材料、刀具和加工工艺数据库，能有效使所有板件信息参数在整个工厂系统中兼容，通过计算机数控加工机械设备和辅助系统完成柔性制造。

　　另外，还需要建立物料、工具等的编码系统，通过对成品、半成品等板材、刀具等的编码，进行入库、出库和消耗统计，健全计算机管理的数据库，规范条形码信息，提高信息准确度。

　　2)仿真模拟封边生产线，优化厂间布局

　　根据板件封边条数的不同，可仿真模拟封边生产线设计转向机构。依据生产节奏、传送带运输速度及封边设备占地面积等综合因素，在 Solidworks 软件上建立模型并对转向机构进行受力分析，同时在ADAMS软件上进行主要部件的动态仿真，根据不同封边方式合理安排封边机加工;

　　结合神经网络工具箱函数命令进行仿真训练，寻找其与封边时间的关系，可缩短封边工作时长，提高加工效率。训练过的神经网络因具有较好的泛化能力和容错力， 可为封边加工工时制定提供指导。

　　封边中端

　　1)管理和生产信息实时传递，远程遥控

　　智能生产管理线可根据封边工艺自动制订优选生产计划，自动适应工件种类和生产批量的变化，从而获得机床最大的利用率，并能根据计划远程遥控，使其操作数据传递至各封边机，实现对工件的自动检测和刀具自动补偿。

　　合理利用柔性加工制造系统可使其整体疏通封边生产线前端及后端与封边时的交接过程，达到全面有效控制。对物料储运、跟踪监控、机床加工、信息通讯、计算机控制方面亦可实现自动化操作，进行实时调度管理。

　　2)优化人工上卸料动作，智能机械手运输

　　人工上卸板件会引起人工作业疲劳，改变不良的动作习惯可有效减缓疲劳，缩短上卸料运输时差。

　　以单边直线封边机操作人员为例，通过连续动作的分解分析，运用仿真软件3DSPSS 构建虚拟工厂环境，输出人体姿势中各部位身体疲劳的相关数据，正常的直立或者弯曲腿部前俯姿势可减小对腰椎间盘的压力。

　　基于DeviceNet网络设计的CNC多工位自动上卸料机械臂，以PLC为主的控制器可实现多工位机械臂的控制，提升设备的可操作性和智能性，有效地解决传统机械臂效率低、多工位处理困难等问题;

　　自动上下料桁架机器人融合柔性关节和气动手爪二轴使其具有高速和定位准确的优点，总线接口可构建数控机床群，控制系统易操作且成本低，有利于中小企业生产设备智能化改造。

　　封边后端

　　1)机器自洁

　　杂质会影响封边质量。切削加工过程中会产生大量切屑，需设置同步吸尘装置及锥形装夹套装式铣刀，结合智能路径跟踪，实现及时清理切屑残留，增强刀具耐用度。

　　胶盒、边带粗铣/精铣装置、刮刀装置排尘气管、抛光单元及输送履带处均需增设机器自洁检测及处理装置，提高设备运行精度。

　　2)机器视觉质检

　　我国现阶段绝大部分家具工厂的封边成品质量检测为人工目测，不合格的次品会进行返工。但仍无法杜绝员工以次充好的现象，进而影响客户体 验度。

　　智能设备则可以运用图像识别技术，利用板材缺陷自动识别系统和自动上卸料及分拣系统自动检验成品封边质量，使机器代替人工校验，节省人力的同时减少误差，提高封边生产线加工进程。

　　04、结 语

　　随着板式家具业的快速发展，封边技术革新与时俱进。影响板式家具零部件封边质量和效率的因素有很多，只有提高企业自身对产品的标准，步步工序严格要求，通过先进信息化技术手段不断实践探索，才能达到理想的产品品质与较高的生产效率。

　　未来，更需要在材料选用、制造技术、管理模式等多方面进行整体优化，实现家具制造业逐步融合计算机技术，向智能化方向发展的愿景。