多功能曲直线封边机的设计研究

屈李安 任兵兵 刘 芬

（ 山东英才学院 机械与电气工程学院，山东 济南250104）

1 概述

随着社会经济的快速发展，我国居民生活质量不断提高，家具的种类也呈现多样化。 人们在购买家具时经常会首先考虑家具的外观，而板材封边的质量是决定家具外观的主要因素之一，提高家具板材的封边技术已经成为行业发展的当务之急。 传统家具板材的封边是采用人工的方式来完成，随着科技化脚步的持续加快，现代板式家具的封边则多采用自动化的设备。 本文在目前已有的家具板材封边机的基础上进行创新优化研究， 对封边机各组成部分的具体结构进行了设计，并利用NX 软件完成了三维建模和整体装配。

2 整体结构设计及工作过程

本文所设计的多功能曲直线封边机整机三维模型如图1 所示，主要由工作台：1、吸附装置2、导轨3、胶带传送与熔胶装置4、预压紧装置5、修边装置6、复压紧装置7 等组成。

图1 多功能曲直线封边机整体三维模型

该封边机的工作过程如下：首先，将板材放置在工作台上，吸附装置对其进行固定；然后，胶带传送装置把封边条传送至需封边的位置， 熔胶装置中的辐射源发射激光对封边条上的胶质层进行辐射，使其处于熔融状态；继而，预压紧装置对封边条进行压紧，切断刀切断封边条；最后，修边装置对板材边缘进行粗修、精修和抛光，复压紧装置进行二次压紧。 在工作过程中，板材在吸附装置作用下静止，胶带传送与熔胶装置、预压紧装置、修边装置、复压紧装置等在导轨带动下沿板材边缘移动，依次自动完成供胶、封边、压紧和修边等工作，从而实现全自动一体化板材封边，能够适用于不同大小的板材封边， 也可同时实现对家具板材直线边和曲线边的封边和美观。

3 具体结构设计

3.1 导轨。 本文所设计的封边机需要实现对不同尺寸板材的封边，因此导轨的设计采用板块拼接式，如图1 所示。 这样在实际工作中，操作人员可以根据需要封边板材的尺寸大小拼接导轨，操作方便快捷，适应性强。

3.2 胶带传送与熔胶装置。胶带传送与熔融装置由封边条托盘、传送支架、分光镜、辐射源、切断刀等组成，其三维模型如图2 所示。

图2 胶带传送与熔胶装置

传统的热熔胶是板材封边加工的最大障碍，使用热熔胶需要较长的加热时间、会造成很大的能量损耗、易污染板材和加工装置，并且需要配置涂胶系统等。 本文所设计的封边机采用新型的激光封边技术取代传统的热熔胶封边，无需额外配置任何涂胶系统，能够有效减少加热时间和能量损耗，提高封边效率，避免污染工件和加工装置。 激光发射装置中的辐射源采用发光二极管，这样的设计能够有效减少辐射外泄，提高封边效率，降低成本，且不会对人体造成危害，使封边过程更加安全。 当封边条被传送到板材边缘时，辐射源会发射激光对封边条上的胶质层进行辐射， 光能转化为大量的热能，使胶质层呈现熔融状态，当粘合性达到最高时，压紧装置对板材和封边条进行压紧。

3.3 压紧装置。压紧装置包括预压紧装置和复压紧装置，由压紧轮和支架等组成，其三维模型如图3 所示。内置弹簧式结构，外置增减压软质泡沫为其提供压力缓冲， 避免在封边过程中由于力的不稳定性导致木材的挪动， 从而影响封边的美观性。 熔胶装置熔胶后，预压紧装置立即对封边条进行压紧，随后修边装置对板材封边边缘进行修整，最后复压紧装置进行二次压紧。

3.4 修边装置。修边装置由电动机、齿轮箱、修边刀等组成，电动机转动通过齿轮传动为精修刀提供动力。 其工作性能的高低决定了封边加工最终的美观性，三维模型如图4 所示。

图3 压紧装置

图4 修边装置

3.5 吸附装置

在多功能曲直线封边机的工作过程中， 吸附装置起到关键性作用，它直接关系到封边的最终效果。 如果吸附力强度过小，则可能会在压紧、修边的工作过程中出现板材偏移现象，从而会导致封边条的粘贴不齐或损坏板材等问题。 本设计中的吸附装置中单个吸附管的吸力大概为0.5Mpa，吸附表面如图5 所示。当板材放置在工作台上后，气动部分自动打开，通过吸附管吸住板材，同时接触板材部分的吸附管被抬升至工作高度，开始工作。 而没有接触板材部分的吸附管将会停止工作， 等待下一板材的放置， 决定是否工作。 这样的设计可以方便快捷地调整吸附力大小，从而实现对不同材质、尺寸板材的封边。

4 结论

本文所设计的多功能曲直线封边机可以同时满足曲、 直线板型木材的自动供胶、封边、压紧和修边的一体化加工。 避免了因木材本身有树节等天然缺陷而达不到使用要求，造成的资源浪费；同时，还可以改变天然木材本身的结构，最大限度地减少板材的干缩和湿胀等一系列问题，提高板材的稳定性。 该封边机具有自动化程度高、工作效率高、封边质量高、生产成本低、环保省料、适应能力强等优点，能够满足不同材质、形状和尺寸板材的批量化生产，满足各种家具造型生产的实际需求， 有效促进个性化板式家具在家具行业中的发展。

图5 吸附表面