智能製造下的【板式家具封邊質量和效率提升】方法!

板式家具零部件的封邊是通過一定形式使板件暴露的邊緣密閉，並與外部環境隔絕從而到達保 護修飾邊部的加工工藝。

其時板式家具產品生產過程中至關重要的一個環節，直接影響板件的細節 體現和整體品質。封邊不僅能提升家具產品的裝飾效果，而且還能夠保護基材以避免外力破壞和環境的影響。

01

板式家具零部件封邊工藝

封邊是板式家具生產中必不可少的一道工序， 其作用是保護基材，防止水分進入，封閉有害氣體的釋放以及增強產品的穩定性等，同時還能增加家具的審美價值，達到美化的效果。

板式家具的封邊技術已從熱熔膠封邊逐漸發展到雷射封邊和熱風封邊，主要經歷了EVA膠封邊、PUR膠封邊、雷射封邊和熱風封邊4個階段。

目前大多數封邊機使用的是熱熔膠。其在常溫狀態下膠為固態，加熱熔融時可呈液態，冷卻後迅速硬化，用輥塗或噴塗的方法將其置於板件和封邊條之間進而實現封邊。

封邊設備需等待熱熔膠熔化，耗時較多，封邊過程中易汙染工件且需更換儲膠器。封邊條和板材間存在較為明顯的接縫，在一定程度上影響了板件質量。

雷射封邊設備通過發射雷射，使聚合物膠質塗層瞬間熔解而具有良好粘貼性能。錐形復壓滾輪將封邊條壓緊到工件上，隨後經修邊、拋光等工序完成封邊。

雷射封邊省去了塗膠裝置，可存儲封邊工藝參數實現快速調用，並且對室內溫度和空氣溼度的適應能力強。

熱風封邊機通過噴射高溫高壓的熱風將膠水融化，壓輪機構將封邊條壓到工件上，而後經修邊、 拋光等工序完成封邊。熱風封邊技術的原料易獲取且綠色環保、價格低廉，並簡化了操作流程與工藝步驟，封邊條不易脫落，提高了板式家具的封邊質量。

多功能CNC加工中心是封邊加工的高端工藝， 適用範圍廣, 可進行精準的異形曲線面板封邊作業，且封邊質量與效率最優。

02

影響封邊質量和效率的因素

板式家具零部件的封邊質量問題多顯示在膠縫部位及封邊條本身。操作人員、所選基材、封邊材料、膠粘劑、封邊機、操作環境等因素均會對封邊質量和效率產生影響。如下圖所示。

▲影響封邊質量和效率的要素分析圖

02-1操作人員

對於傳統的手工封邊和半自動封邊，封邊質量與操作人員的操作水平有很大關係。熟練地操作及正確地控制工藝參數可減少封邊條脫膠等現象。

02-2基材

基材本身的平整度、密度、含水率、板內應力等質量水準會直接影響修邊和封邊效果。若基材裁板後放置一天左右再進行封邊，質量最好。

基材厚度也會影響封邊條施壓效果，目前高端封邊設備對基材的厚度差進行了擴大，有效減弱了其對質量的影響。經加工測試，基材的板件寬度小於100 mm 時，封邊質量明顯下降，崩邊和倒角現象頻繁。

02-3封邊材料

封邊條塗膠面的表面粗糙度影響封邊質量。PVC/ABC/三聚氰胺塑料封邊條表面光潔度過高則 不宜封邊；表面太粗糙則封邊強度會削弱。

若封邊 條經較長時間的貯存，其表面會產生老化層，影響 膠合性能；在封單板/實木條等材料時，還需注意木質材料的厚度公差；

厚度過薄的三聚氰胺封邊條膠 合強度低，且硬度較大，切口易不齊，返工率較高。

相比之下，熱塑性封邊材料既可實現小曲率半徑成型面封邊，也可應用於數控加工中心加工；薄型熱塑性封邊材料的膠粘速度比三聚氰胺甲醛樹脂封邊更為快捷，且耐水耐熱；

三維封邊材料可將印刷圖案直接粘貼於板件，加工曲面時圖案依然適用，且易打磨拋光，從而保證家具的質量。

02-4膠粘劑（使用熱熔膠封邊時）

熱熔膠的性能質量影響封邊效果。其熔融黏度、軟化點、熱穩定性和晾置時間決定著配製的熱熔膠質量差距。EVA 熱熔膠粘度小，通用性好，幾乎可以黏合所有基材和封邊材料。

耐熱性較好，接縫緊密，膠縫最終強度高；聚烯烴熱熔膠耐熱性好， 可減少加熱時封邊條鬆脫現象。

PUR膠是一種活性膠，兼有物理性和化學性凝固。耐水性、耐溶劑性、 耐蒸汽性、耐冷性好。但因其與空氣中溼氣反應， 需注意儲存。

在北方使用時，一般夏季選用低溫熱熔膠，冬季選用高溫熱熔膠。塗膠量太少達不到膠黏強度，過多則導致封邊材料有浮動的傾向。

02-5封邊設備

針對刀具，其不鋒利則削弱封邊條與板件膠接強度，影響齊端、修邊質量；刀具軸同軸度不高或所加壓力不足, 則出現高低不平現象。

早期封邊機未配備銑刀單元，在加工較厚的封邊條時，易出現崩邊和撕裂等缺陷。現在封邊機前端經附加接縫銑削機具組後，銑刀局部齒嚙合且軸線成角度，以避免板端崩裂。

封邊機末端增加平拉刀裝置，清除封邊後產生的膠絲或多餘的膠，減少人工作業，從而提高了封邊質量與生產率；針對塗膠裝置，輥式的塗膠裝置需要加熱功率和時間並熔化全部膠，預熔膠槽可縮短加熱時間，更換膠時需對其清洗或更換；

筒式的塗膠裝置僅需熔化所使用的膠量，加熱時間節省70%，且膠不易冷卻和汙染；超顆粒擠壓的塗膠裝置則兼有前者涵蓋的優點，膠接質量良好。

02-6操作環境

選用熱熔膠封邊工藝時需要合適的溫度及溼度。廠間環境溫度不應低於17 ℃。因封邊材料和板件材料熱脹冷縮係數不同而導致脫落，可對邊部進行預熱；塗膠裝置的熔膠溫度需保持至一定的加工溫度，且封邊機溫度顯示器溫度高於此溫度時可 避免冷卻過快現象；

針對實心邊木材溼度影響，一 般控制在8%，且表面無液體、灰塵等。若內含有樹脂，需附加DorusND183/1一類的底漆，以增強膠的附著力。

板件進給平穩度和速度影響封邊質量與效率。輸送履帶運行平穩會減少修邊時產生波浪紋及塗膠不均勻現象；進給速度太慢則導致膠過早冷卻， 太快則導致封邊材料鬆脫。

手動曲線封邊機的進料速度約4 ~ 9 m/min，一般自動封邊機進料速度約 18 ~ 24 m/min，高端自動封邊機可達36 m/min。北方冬季封邊時，封邊機的進料速度為18 ~ 21 m/min 為宜。也可適當調高塗膠裝置溫度配合較高進給速度提高效率。

03

智能製造封邊發展趨勢

03-1封邊質量標準應與時俱進

當今社會越來越注重綠色環保理念,家具行業也不例外。隨著我國板式家具生產及應用的提高，板件的封邊材料種類逐步呈現出多樣性與個性 化。我國已開始實施《家具用封邊條技術要求》， 但針對封邊質量的標準並沒有明確規定。

僅僅是封邊條的質量優良並不足以體現高質量封邊效果， 封邊條需與板件高度匹配，進而有效提升封邊質量和效率。從源頭把關，嚴格標準，達到整體高質量封邊的發展趨勢。

高品質封邊效果的表面應無乾花、溼花、龜裂、 皺紋、裂紋、摺痕、暗條痕、木材自然缺陷（死節、蟲 眼、孔洞、夾皮、腐朽）、染色線、刀線、油潰、汙點、黑斑、粘膠、雜質，無明顯的氣泡、針孔、劃痕、波紋等瑕疵，表面應光滑，花紋應清晰、均勻，無漏印；

壓紋（壓花）表面，應有統一的花式，且壓紋應清晰，無明顯色差；板件與封邊條連接邊緣應無缺損、崩邊、分層、開口裂縫，應光滑平直，接近一體成型的整體產品效果。

03-2封邊機向多功能一體化發展

家具企業間的競爭重點已不在於原材料價格，生產設備先進程度和設計水平高低，而是時間和利潤率。封邊機可集銑削、端截、開槽、倒稜、砂光、塗膠、加壓等多工序於一體， 依據加工效果設計相應系列模塊化程序，以減少基準面校對次數，形成靈活組合的智能化加工設備。

CNC加工中心精準度較高，綜合性強，可完成直線、曲線封邊，齊端、修邊、鏟邊、跟蹤修圓角等多功能，具有自動更換刀具的高速主軸電機和刀具庫，可快速轉換刀具，並能實現三軸/四軸/五軸聯動控制；

高性能的雷射封邊設備裝配有掃描存儲裝置，通過掃描封邊條工藝參數信息，在更換封邊條時不需手動調試，降低了人為誤差，封邊質量更加穩定。

03-3封邊設備及軟體應增強通用性

封邊設備硬體與控制系統軟體之間匹配性單 一。隨著加工數量和種類的增多，軟體也需要進行同步發展與升級，同時應增強自主研發精密設備能 力，增強封邊設備與軟體的兼容性及通用性。可建 立共享軟體開放平臺，以便設備間隨時進行數據修 改等操作。

03-4封邊機生產線的優化提升

一條完整的封邊機生產線是由進料裝置、封邊機、輥臺、運輸設備及出料裝置共同構成的，無論是封邊過程中還是封邊前或後工序，都將影響加工整體的工作效率。因此，需對封邊前端、中端及後端進行全面提升。如下圖所示。

▲優化封邊生產線流程圖

封邊前端

1）建立板件及刀具信息庫，深化成組技術

封邊加工前需建立簡潔有序的刀具庫和板件與之對應使用的信息庫，實現切換自如。並記錄刀具使用頻率，及時更新，確保切削精度。

同時，需建立封邊材料、刀具和加工工藝資料庫，能有效使所有板件信息參數在整個工廠系統中兼容，通過計算機數控加工機械設備和輔助系統完成柔性製造。

另外，還需要建立物料、工具等的編碼系統，通過對成品、半成品等板材、刀具等的編碼，進行入庫、出庫和消耗統計，健全計算機管理的資料庫，規範條形碼信息，提高信息準確度。

2）仿真模擬封邊生產線，優化廠間布局

根據板件封邊條數的不同，可仿真模擬封邊生產線設計轉向機構。依據生產節奏、傳送帶運輸速度及封邊設備佔地面積等綜合因素，在 Solidworks 軟體上建立模型並對轉向機構進行受力分析，同時在ADAMS軟體上進行主要部件的動態仿真，根據不同封邊方式合理安排封邊機加工；

結合神經網絡工具箱函數命令進行仿真訓練，尋找其與封邊時間的關係，可縮短封邊工作時長，提高加工效率。訓練過的神經網絡因具有較好的泛化能力和容錯力， 可為封邊加工工時制定提供指導。

封邊中端

1）管理和生產信息實時傳遞，遠程遙控

智能生產管理線可根據封邊工藝自動制訂優選生產計劃，自動適應工件種類和生產批量的變化，從而獲得工具機最大的利用率，並能根據計劃遠程遙控，使其操作數據傳遞至各封邊機，實現對工件的自動檢測和刀具自動補償。

合理利用柔性加工製造系統可使其整體疏通封邊生產線前端及後端與封邊時的交接過程，達到全面有效控制。對物料儲運、跟蹤監控、工具機加工、信息通訊、計算機控制方面亦可實現自動化操作，進行實時調度管理。

2）優化人工上卸料動作，智能機械手運輸

人工上卸板件會引起人工作業疲勞，改變不良的動作習慣可有效減緩疲勞，縮短上卸料運輸時差。

以單邊直線封邊機操作人員為例，通過連續動作的分解分析，運用仿真軟體3DSPSS 構建虛擬工廠環境，輸出人體姿勢中各部位身體疲勞的相關數據，正常的直立或者彎曲腿部前俯姿勢可減小對腰椎間盤的壓力。

基於DeviceNet網絡設計的CNC多工位自動上卸料機械臂，以PLC為主的控制器可實現多工位機械臂的控制，提升設備的可操作性和智能性，有效地解決傳統機械臂效率低、多工位處理困難等問題；

自動上下料桁架機器人融合柔性關節和氣動手爪二軸使其具有高速和定位準確的優點，總線接口可構建數控工具機群，控制系統易操作且成本低，有利於中小企業生產設備智能化改造。

封邊後端

1）機器自潔

雜質會影響封邊質量。切削加工過程中會產生大量切屑，需設置同步吸塵裝置及錐形裝夾套裝式銑刀，結合智能路徑跟蹤，實現及時清理切屑殘留，增強刀具耐用度。

膠盒、邊帶粗銑/精銑裝置、刮刀裝置排塵氣管、拋光單元及輸送履帶處均需增設機器自潔檢測及處理裝置，提高設備運行精度。

2）機器視覺質檢

我國現階段絕大部分家具工廠的封邊成品質量檢測為人工目測，不合格的次品會進行返工。但仍無法杜絕員工以次充好的現象，進而影響客戶體 驗度。

智能設備則可以運用圖像識別技術，利用板材缺陷自動識別系統和自動上卸料及分揀系統自動檢驗成品封邊質量，使機器代替人工校驗，節省人力的同時減少誤差，提高封邊生產線加工進程。

04

結 語

隨著板式家具業的快速發展，封邊技術革新與時俱進。影響板式家具零部件封邊質量和效率的因素有很多，只有提高企業自身對產品的標準，步步工序嚴格要求，通過先進信息化技術手段不斷實踐探索，才能達到理想的產品品質與較高的生產效率。

未來，更需要在材料選用、製造技術、管理模式等多方面進行整體優化，實現家具製造業逐步融合計算機技術，向智能化方向發展的願景。

來源：魯班園 作者簡介：陳曉藝，碩士研究生，研究方向為家具設計與工程。

聲明

家具產業（jiajucy）

【友情推薦 深圳歐情家居】