现代家具新技术与新工艺.docx

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现代家具新技术与新工艺

现代家具新技术与新工艺

现代家具新技术与新工艺20世纪90年代以来，全球经济迅速的由工业经济步入知识经济时代，随着计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数控加工（CNC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等高新技术在现代家具制造中的逐步推广应用。

高科技的发展与先进制造技术的应用对家具制造业发生了革命性的变化，使家具制造业这一传统产业得到巨大的提升。

随着新世纪的开始，经济全球化和贸易自由化，文化多元化与消费个性化，在知识经济时代，中国家具制造业面临着新的历史性发展机遇和更加严峻的挑战，家具制造业要迅速的导入新技术与新工艺，重新构建新的制造与管理模式，才能迎头赶上世界家具发展的潮流，实现中国家具制造工业的现代化。

一、现代家具的数控加工新技术将计算机技术应用于家具的设计与制造，是家具制造业从传统手工艺制造进入到大批量机器生产后的又一次新的飞跃。

计算机数字控制（ComputerNumericalContral）简称CNC，是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种制造加工技术。

计算机数控加工中心（CNC）是技术密集型及自动化程度很高的机电一体加工设备。

它综合应用了自动控制、计算机技术精密测量和机床结构方面的最新成就，适用于单件、小批和中批产品的制造。

（一）数控（CNC）加工中心的基本功能及应用数控加工中心是集锯切、刨削、钻孔、铣孔、砂光、封边、镶边等工序为一体，在一次定基准后，由计算机数字控制，完成多项加工的全自动、高效率的现代家具制造设备。

全世界最先进的现代家具制造装备主要由德国和意大利设计制造，其中以德国设备最为精良。

现以德国豪迈（HOMAG）集团生产的CNC加工中心为例说明CNC加工中心的基本功能及应用。

（图4-87）1、锯切CNC加工中心的主轴可以安装专用锯片，由计算机控制的锯片可以完成实木的锯切，人造板的裁板以及开槽等功能，其锯切方向可以设置为垂直、水平或其它任意倾斜的加工角度。

CNC加工中心的这项能主要被用于板式部件的各种裁板和开槽加工。

（如图4-88所示）。

2、钻孔CNC加工中心有垂直单排、L型或T型布置的钻座，另外还可配置水平钻座，主要用于板工零部件25mm、30mm、32mm、50mm系列孔距的钻孔要求。

在主轴上还可以安装水平的十型钻座，采用十型钻座钻孔时，孔位加工可以非常灵活，既可以用于实木零部件的钻孔加工，而且不受零部件钻孔角度的限制，同时还可以进行侧面铁型加工。

三头水平钻主要用来实现32mm系列钻孔的需要，单头水平钻主要用于锁眼孔的需要，单头垂直底钻主要是用于工件加工背面的钻孔需要，（如图4-89所示）。

3、铣型铣型是CNC加工中心的主要工作，几乎任何一类CNC加工中心都具有铣型的功能，由于铣刀的种类较多，CNC加工中心的主轴可以配备各种形式的铣刀，铣削的位置也可以是多方位的。

CNC加工中心的铣型功能有板式部件的铣型，也有实木零部件的铣型，（如图4-90所示）。

4、砂光CNC加工中主的砂光轴主要是对零部件的边部进行砂光，如需对表面进行砂光，须配有专门的砂光装置，（如图4.91所示）。

5、封边CNC加工中心的封边装置可以像普通的自动直曲线封边机那样，完成直线封边，曲线封边，齐端修边、铲边和跟踪修圆角等功能，其封边使用的胶种主要是热熔胶，（如图4-92所示）。

6、镶边CNC加工中心可以配备镶边装置，镶边条一般采用T字型且带有倒刺的塑料镶边条。

工件的边部首先由CNC加工中心的铣边或锯开水平槽，然后采用镶边配套装置完成镶边工作，（如图4-93所示）。

7、刨削在CNC加工中心的加工中，刨削主要是发挥类似平刨床的加工特性，用来加工实木工件的基准面或边，刨刀是专用刀具，同时也可以根据需要，采用不同类型的刨刀，（如图4-94所示）。

8、工件的定位和夹紧CNC加工中心加工工件时，对工件的定位和夹紧，主要是利用定位销来完成定位，然后采用独立的真空吸盘来实现夹紧。

真空吸盘的吸力大小是根据工件加工时切削力的大小来高速吸盘的位置和个数，或者由CNC加工中心自动给出吸盘的位置和个数，通过激光投影显示在CNC加工中心的工作台上，（如图4-95所示）。

9、CNC加工中心的种类CNC加工中心的类型较多，设备配置差异较大。

除了上述的功能差距外，还在工作台面，主轴的数量上有差距。

10、CNC加工中心的工作台面CNC加工中心的工作台面有单台面，双台面和多台面之分。

采用双台面或多台面加工时，加工主轴在一个工作台面加工时，另一个工作台面可以安装（更换）工件，当CNC加工中心完成工件加工后，可以自动地转入下一个工作台面加工，此时又可以更换这个工作台面的工作，大大提高了设备的利用率。

11、CNC加工中心的主轴CNC加工中心设有单主轴头和多主轴头。

单主轴头更换刀具时，CNC加工中心须配有多刀位的换刀盘（刀具库），为了提高生产效率，一般需采用12个或18个刀位的换刀盘。

CNC加工中心根据零部件加工的需要，主轴会自动去刀具库挑选刀具并自动更换。

多主轴头一般是在各个主轴头上事先配备加工时所需的刀具，CNC加工中心根据零部件加工的需要，自动挑选主轴及主轴上上刀具，实现自动加工的目的。

12、CNC加工中心的C轴CNC加工中心的主轴有四个方向的动作，即X轴、Y轴、Z轴的移动和自身的转动。

为了提高CNC加工中心的自由度。

CNC加工中心一般配有C轴，C轴是套在主轴外面，而且控制主轴水平面360角度转向的装置。

根据加工的程序需要，CNC加工中心的C轴可以高速刀具快速进入工件以及变换加工的角度（如图4-96所示）。

13、CNC加工中心的程序设计CNC加工中心的控制程序采用了图形界面设计，其程序设计基本一分为两个步骤，首先画出工件外型轮廓，然后根据加工的部位选择刀具的形式及加工方法，计算机自动将图形程序转换成设备执行程序，使设计更加直观而且方便（如图4-97所示）。

程序设计可以在设备上进行，也可在个人电脑上进行，还可以使用设备一的电脑远程下载制造公司免费的程序。

总之，CNC加工中心是一种一机多用，程序设计简捷、生产效率高的现代家具制造设备，由于具有多功能性，因此非常适合于多品种、小批量的工业化生产。

目前，先进国家的家具制造越来越多地采用CNC加工中心来完成，逐步淘汰传统的组合机床。

CNC加工中心的使用，使生产车间的设备数量大大减少，工艺流程也相应缩短，大大养活了工件的装卸次数和时间，减少了加工基准的数量，提高了加工精度，提高了生产设备的利用率，同时简化了生产管理，缩短了生产周期。

但是采用CNC加工中主，使设备的技术含量提高，设备调整、维修、应用需要熟练掌握计算机应用技术，对工人的知识、文化和技术水平要求较高。

二、现代家具柔性制造新工艺世界家具制造业正在从单品种大批量生产转向多品种小批量方向发展，随着多元化社会和个性化消费时代的来临，家具产品正在从实用型向艺术型、时尚化转变，家具产品的更新换代速度越来越快，国际与国内的市场竞争也日益激烈。

为了满足广场的变化与消费者的需求，最大限度地利用原料和加工技术设备，在生产小批量或者单件产品时具有批量产品的效率，欧美等先进国家相继推出了柔性制造系统以适应这种变化的需求。

柔性制造系统（FMS）是一个由计算机住处处理系统、控制系统、数控加工系统和原辅材料的自动储运系统有机组合而成的整体。

它可以按一定的顺序加工一组不同工序和加工节拍的工件，能适时地、自由地调度管理。

柔性加工系统可以在设备的技术性能范围内，自动地适应加工工件的品种和生产批量的变化，以获得加工系统最大利用率。

柔性制造系统（FMS）就是把若干台数控加工系统、物料搬运系统及上下工件系统（回转式托盘和工业机器人）、立体仓库、优化调度管理（信息控制）系统集成起来，形成较完整的生产系统。

柔性制造系统是以计算机为行动中心的完成加工、装卸、运输、管理的系统，它具有监视、诊断、修复、自动转换加工产品品种的功能。

家具柔性生产工艺是20世纪80年代后期发展起来的高新综合技术产物。

随着计算机辅助设计、制造和检测技术的进一步完善，人们试图发展一种将三者结合在一起的系统，以完成从设计、制造到检测的柔性加工系统（FMS）。

20世纪60年代末，该系统在机械加工业和汽车制造业中被最先应用，1983-1985年意大利SCM、MORBIDELLI公司推出了家具生产柔性系统，主要用于窗框的工艺加工，在8h内可以变换２５项工艺加工，停机时间不超过工作时间的５％（24min），加工窗框的生产效率为2～５min／件，由计算机数控调节定位刀具、导板以及工件定位和长度调节，加工过程正常运转的系统最低批量限度为5～6件。

１９９４年意大利ＳＣＭ集团、德国HOMAG集团又推出了板式厨房家具柔性生产线和办公家具柔性生产线，使木制品家具的柔性生产系统进入了工业化大规模应有阶段。

20世纪90年代初，全世界已有1500条柔性制造系统。

目前日本、瑞典、美国、德国等国家已有家具企业实行了柔性制造系统。

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１、柔性的基本形式：

柔性是指生产线、生产车间或工厂等产产系统，同时加工多种形式产品的能力，适应多品种、变批量、快速调节变化的生产能力。

柔性有如下三种基本形式：

（１）融合柔性。

是系统适应加工各种产品形式变化的能力，可以用产品从设计至投入生产的时间来衡量。

时间越短则系统的融合柔性越大。

它对加工批量小、结构形式复杂、变化多样的产品最为关键。

（２）容量柔性。

是系统适应产量变化的能力。

容量柔性的计算是系统有用的能力和被利用的能力之间的比例关系。

一般生产系统其产量都有很大的可变容量。

（３）可扩展柔性。

表明系统适应引入新产品的能力，即生产工艺系统对市场的需求变化作出相应的瓜、进行调节的能力。

这对系统适应市场的需求，在短时间内生产出适销对路的产品，在战略上有重要的意义。

２、柔性制造系统：

柔性制造系统是数控机床与自动、物料传送装置相结合，由计算机控制的加工综合体，能自动同时完成多品种中中批的生产任务，柔性制造系统主要由三个部分组成：

一是多工位的数控加工系统；二是自动化的物料输送和贮存系统；三是计算机控制的住处系统。

柔性制造系统的功能如下：

以成组技术为核心对零件分析编组；以计算机为核心编排作业计划；以加工中心为核心自动换刀、换工件；以托盘和运输系统为核心存放和运输工件；以自动检测为核心自动检测、定位和自锁。

３、柔性生产工艺的技术基础：

柔性生产工艺技术作为木制品待业面对快速多变市场需求的一种战略，越来越受生产企业的重视，并逐渐地得到应用。

在木制品生产工艺和机械的发展过程中，科学技术的进步始终是它的动力和保证。

进入８０年代后，大量的新技术、新工艺开始投入使用，其中应用最广泛的当属计算机数字控制技术，如计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助制造（CAM）、电子数字控制加工技术（EDP）和计算机辅助检测（CAT）等多项技术。

这些技术在一定程度上取代了过去人为的生产组织管理，改善了各个独立生产操作单元的联系。

因此，计算机集中组织管理生产工艺过程是柔性技术的核心，是柔性生产工艺的技术前提和保障。

它不仅是对生产工艺中的某个五一节管理，而是对整个生产过程和生产系统的综合直辖市与优化处理。

它是计算机技术不断发展并应用于木制品生产的产物，并将伴随着计算机技术的进一步发展而进步。

４、影响柔性加工技术的因素：

生产系统柔性的高低是相对而言的，它受多方面因素制约。

即使全部由数控加工中心组成的柔性生产线，如果缺少相应的数据信息传输、存储和集中管理系统，生产线的柔性也是有限的或其柔性难以充分发挥。

但是如果应用变通机床组成生产线，辅以配套的计算机管理系统，生产线也能获得一定的柔性。

计算机数控技术获得柔性的基础，其核心问题还是如何将它与生产线上的各个五一节灵活连接并集中管理。

最大限度地利用计算机数控技术集中管理生产工艺中的各个五一节，并配以工艺可能性最宽的机床是获得最大柔性的惟一途径。

５、产品的批量和品种在很大程度上决定着工艺过程的柔性：

随着市场经济的变化，木制品每种形式的批量正在逐渐减小，多品种变批量已成为趋势，这就要求工艺加工必须具备一定的柔性以满足这种变化。

企业的技术文化素质对柔性有直接的影响。

柔性加工工艺技术是以计算机数控技术为基础，以企业人的文化技术素质为基本保障，在一定程度上是企业文化素质的综合体现。

如一条变通机床组成的生产线，掌握在一批技术文化素质优秀的产品开发设计和操作人员手中，生产线可以以最大的柔性应付变化的产品市场需求，并将以最小的批量、最快的速度作出瓜，可以体现的最大柔性。

另外，在数控机床组成的柔性加工系统中，由于数控系统的编程、开发方面对员工的文化和专业技术素质要求很高，如果在产品开发设计、机床使用操作和产品质量控制检验方面不具备全面的技术支持保证，那么这些机床与变通机床的盗用就相差无几。

因此在组成柔性生产工艺线的同时，企业整体员工技术文化素质必须要与其相适应，要有一定数量和工作能力的能熟练使用计算机系统的工程技术人员，以及设计开发、评估、预测决策和后勤保障人员。

总之，企业全体员工的技术文化素质是使工艺流程柔性充分发挥的客观基础和保证。

加工工艺的复杂程度，产品自身的生命期或市场寿命，工艺方案的设计等都是配置柔性时需要考虑的因素。

近年来，由于科学技术飞速发展和社会需求多样化的相互作用，使传统的、相对稳定的市场变成了动态的、需求多变的市场。

柔性生产系统正是适应了这种市场需求，跟上了时代的步伐。

三、计算机集成制造系统在现代家具生产中的应用将柔性制造系统的应用突破部门的限制，把各个部门，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）、计算机辅助加工（CAM）、计算机质量保证系统（CAQ）、生产信息管理系统（MIS）、自动化制造系统（MAS）等用中心计算机集成起来，就是计算机、集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem，简称CIMS）。

CIMS是从市场预测开始，把产品设计、生产计划、工艺规划，加工制造直到销售经营等一系列工作组合起来，形成一个企业计算机控制网络，使整个企业集团具有统一的信息管理系统和控制系统。

CIMS是制造工程中的一项高技术，它集中地反映了当代加工技术、自动化技术、计算机技术、通信技术、信息处理技术的最新科研成就。

CIMS的基本组织包括：

设计自动化子系统、管理自动化子系统、加工制造自动轮子系统和支撑集成的工厂自动化通讯网络和数据库系统。

CIMS的数据库具有支持产品设计、规划、制造、检测、生产管理、经营管理等全部生产过程所必需的数据，并具有多种机型和系统的集成管理能力。

CIMS是以集成数据库为中心，借助计算机系统和网络把数据传送到各个自动化设备上，并能有效地控制和监督这些自动化设备的运行。

CIMS的中心是集成，集成度的提高可以使各种生产要素之间的配合得到更好地优化，从而使企业获最佳整体效益。

采用CIMS的企业，可以降低设计成本，缩短生产周期，提高生产率，保证产品质量，提高设备利用率，可以实现少批量、多品种的生产，可以弥补工业化生产的不足。

CIMS可以使计算机设计图形输入零件制造一体化，顾客参与设计、即时化（JIT）的生产与销售成为现实。

它从根本上解决了自工业革命以来长期无法解决的标准化与多样化的矛盾。

由于CIMS的先进性、科学性和种种优越性，因而它是家具制造工业的主要发展方向。

转自：

上海办公家具公司/贡献者：

康康