屈李安 任兵兵 劉 芬

（ 山東英才學院 機械與電氣工程學院，山東 濟南250104）

1 概述

隨著社會經濟的快速發(fā)展，我國居民生活質量不斷提高，家具的種類也呈現(xiàn)多樣化。 人們在購買家具時經常會首先考慮家具的外觀，而板材封邊的質量是決定家具外觀的主要因素之一，提高家具板材的封邊技術已經成為行業(yè)發(fā)展的當務之急。 傳統(tǒng)家具板材的封邊是采用人工的方式來完成，隨著科技化腳步的持續(xù)加快，現(xiàn)代板式家具的封邊則多采用自動化的設備。 本文在目前已有的家具板材封邊機的基礎上進行創(chuàng)新優(yōu)化研究， 對封邊機各組成部分的具體結構進行了設計，并利用NX 軟件完成了三維建模和整體裝配。

2 整體結構設計及工作過程

本文所設計的多功能曲直線封邊機整機三維模型如圖1 所示，主要由工作臺：1、吸附裝置2、導軌3、膠帶傳送與熔膠裝置4、預壓緊裝置5、修邊裝置6、復壓緊裝置7 等組成。

圖1 多功能曲直線封邊機整體三維模型

該封邊機的工作過程如下：首先，將板材放置在工作臺上，吸附裝置對其進行固定；然后，膠帶傳送裝置把封邊條傳送至需封邊的位置， 熔膠裝置中的輻射源發(fā)射激光對封邊條上的膠質層進行輻射，使其處于熔融狀態(tài)；繼而，預壓緊裝置對封邊條進行壓緊，切斷刀切斷封邊條；最后，修邊裝置對板材邊緣進行粗修、精修和拋光，復壓緊裝置進行二次壓緊。 在工作過程中，板材在吸附裝置作用下靜止，膠帶傳送與熔膠裝置、預壓緊裝置、修邊裝置、復壓緊裝置等在導軌帶動下沿板材邊緣移動，依次自動完成供膠、封邊、壓緊和修邊等工作，從而實現(xiàn)全自動一體化板材封邊，能夠適用于不同大小的板材封邊， 也可同時實現(xiàn)對家具板材直線邊和曲線邊的封邊和美觀。

3 具體結構設計

3.1 導軌。 本文所設計的封邊機需要實現(xiàn)對不同尺寸板材的封邊，因此導軌的設計采用板塊拼接式，如圖1 所示。 這樣在實際工作中，操作人員可以根據需要封邊板材的尺寸大小拼接導軌，操作方便快捷，適應性強。

3.2 膠帶傳送與熔膠裝置。膠帶傳送與熔融裝置由封邊條托盤、傳送支架、分光鏡、輻射源、切斷刀等組成，其三維模型如圖2 所示。

圖2 膠帶傳送與熔膠裝置

傳統(tǒng)的熱熔膠是板材封邊加工的最大障礙，使用熱熔膠需要較長的加熱時間、會造成很大的能量損耗、易污染板材和加工裝置，并且需要配置涂膠系統(tǒng)等。 本文所設計的封邊機采用新型的激光封邊技術取代傳統(tǒng)的熱熔膠封邊，無需額外配置任何涂膠系統(tǒng)，能夠有效減少加熱時間和能量損耗，提高封邊效率，避免污染工件和加工裝置。 激光發(fā)射裝置中的輻射源采用發(fā)光二極管，這樣的設計能夠有效減少輻射外泄，提高封邊效率，降低成本，且不會對人體造成危害，使封邊過程更加安全。 當封邊條被傳送到板材邊緣時，輻射源會發(fā)射激光對封邊條上的膠質層進行輻射， 光能轉化為大量的熱能，使膠質層呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，當粘合性達到最高時，壓緊裝置對板材和封邊條進行壓緊。

3.3 壓緊裝置。壓緊裝置包括預壓緊裝置和復壓緊裝置，由壓緊輪和支架等組成，其三維模型如圖3 所示。內置彈簧式結構，外置增減壓軟質泡沫為其提供壓力緩沖， 避免在封邊過程中由于力的不穩(wěn)定性導致木材的挪動， 從而影響封邊的美觀性。 熔膠裝置熔膠后，預壓緊裝置立即對封邊條進行壓緊，隨后修邊裝置對板材封邊邊緣進行修整，最后復壓緊裝置進行二次壓緊。

3.4 修邊裝置。修邊裝置由電動機、齒輪箱、修邊刀等組成，電動機轉動通過齒輪傳動為精修刀提供動力。 其工作性能的高低決定了封邊加工最終的美觀性，三維模型如圖4 所示。

圖3 壓緊裝置

圖4 修邊裝置

3.5 吸附裝置

在多功能曲直線封邊機的工作過程中， 吸附裝置起到關鍵性作用，它直接關系到封邊的最終效果。 如果吸附力強度過小，則可能會在壓緊、修邊的工作過程中出現(xiàn)板材偏移現(xiàn)象，從而會導致封邊條的粘貼不齊或損壞板材等問題。 本設計中的吸附裝置中單個吸附管的吸力大概為0.5Mpa，吸附表面如圖5 所示。當板材放置在工作臺上后，氣動部分自動打開，通過吸附管吸住板材，同時接觸板材部分的吸附管被抬升至工作高度，開始工作。 而沒有接觸板材部分的吸附管將會停止工作， 等待下一板材的放置， 決定是否工作。 這樣的設計可以方便快捷地調整吸附力大小，從而實現(xiàn)對不同材質、尺寸板材的封邊。

4 結論

本文所設計的多功能曲直線封邊機可以同時滿足曲、 直線板型木材的自動供膠、封邊、壓緊和修邊的一體化加工。 避免了因木材本身有樹節(jié)等天然缺陷而達不到使用要求，造成的資源浪費；同時，還可以改變天然木材本身的結構，最大限度地減少板材的干縮和濕脹等一系列問題，提高板材的穩(wěn)定性。 該封邊機具有自動化程度高、工作效率高、封邊質量高、生產成本低、環(huán)保省料、適應能力強等優(yōu)點，能夠滿足不同材質、形狀和尺寸板材的批量化生產，滿足各種家具造型生產的實際需求， 有效促進個性化板式家具在家具行業(yè)中的發(fā)展。

圖5 吸附表面