李荣荣 姚倩
（南京林业大学家居与工业设计学院，江苏南京 210037）
DOI：10.12326/j.2096-9694.2020151
随着科技发展和个性化需求提升，定制家具逐渐成为市场主流。板式家具制造正由传统大规模生产向大规模定制转型。大规模定制以低成本、高效率满足个性化需求，柔性制造技术作为其核心，依托计算机信息管理和数控技术，实现多品种、小批量的高效自动化生产。柔性生产线直接影响制造效率与经济效益，是实现定制化生产的关键环节。本文基于板式定制家具典型工艺流程，系统梳理柔性化生产中的关键设备配置，为企业产线建设提供参考。
1 板式定制家具典型生产工艺
板式定制家具以刨花板、中密度纤维板等人造板为基材，经开料、封边、钻孔、表面装饰等工序制成。典型工艺流程如图1所示。根据结构差异，主要分为异型件（如门板、弧形面板）和平板类矩形件。其中，门板类通常采用加工中心进行大板套裁，实现下料与铣型一体化，再通过真空覆膜或贴面完成表面处理。
2 板式定制家具柔性制造关键设备
2.1 板材仓储设备
板式家具板材种类多、花色丰富，对仓储管理提出更高要求。主流仓储模式分为平面仓库和立体仓库（见图2）。
图2 家具板材仓储设备
Fig.2 Warehousing equipment for furniture panels
平面仓储系统（图2a）由地面托盘与龙门机器人组成，结合物料管理软件实现智能物流调度，灵活性强。立体仓库（图2b）由货架、堆垛机、出入库台及控制系统构成，利用条码与计算机技术实现自动化存取。其高度通常在7~25米，空间利用率高、存储容量大，但投资成本高、结构复杂，对操作人员要求较高。
2.2 数控裁板设备
开料是将标准板材按尺寸要求裁切成零件的过程。主要设备包括大板套裁加工中心和数控裁板锯（见图3），均可配备机器人实现自动上下料。
1进料系统；2推板器；3机身、锯车和压梁；4带吸盘的机器手；5侧进料台；6再分锯切的工件缓冲台；7前机身台面；8自动出料滚筒；9自动堆垛台；10 标签打印
大板套裁加工中心（图3a）集成切割、铣型、钻孔功能，适用于小批量、多品种及异型件生产。数据从CAD/CAM系统直接导入，实现自动裁板、开槽、钻孔，材料利用率高，精度达±0.5mm。配备优化软件与机器人后，可实现自动上料、贴标、下料，提升整体效率。
数控裁板锯（图3b）配合机器人实现全自动纵横锯切，适合大批量矩形件生产。配备板材优化系统，提升材料利用率。相较加工中心，其效率更高，但仅限于直线裁切。
2.3 柔性封边设备
板式家具零件尺寸、颜色多样，要求封边设备具备高柔性，能适应不同封边带、胶种（PU/EVA）及封边方式。通过条码识别技术快速获取工件信息，自动匹配工艺参数，减少换型时间，保障连续生产（见图4）。
异型件可通过带封边功能的加工中心实现一体化加工。直线件则采用单边封边机组合配置：1）单机+回传装置（图5a）；2）U型或H型双机联线（图5b、5c）。前者效率较低，后者先纵边后横边封边，可通过串联两组双机或一组双机加回传装置完成四边封边，灵活适配产能与场地需求。
图5 直线型零件封边设备
Fig.5 The linear edge bending equipment
2.4 钻孔设备
钻孔用于家具连接与定位，因孔位、数量各异，需高柔性设备。常见类型如图7所示。
图7 钻孔设备
Fig.7 Drilling machines
- 加工中心（图7a）：配备刀库，可完成钻孔、开槽、镂铣等复合加工，一次装夹成型。但属定位加工设备，人工装夹为主，难以集成自动化产线。
- 通过式钻孔中心（图7b）：适用于自动化产线，高速同步进料，一次性完成六面钻孔、开槽及配件安装。支持软件对接、自动识别与定位，效率高、精度准。
- 立式数控六面钻（图7c）：适合小尺寸工件，集成铣型、钻孔、开槽功能。部分机型配备自动吸盘、换刀系统，适用于非标件加工，但难联线。
- 卧式数控六面钻（图7d）：采用横梁通过式结构，双夹钳自动定位，实现六面打孔一体化。配合CAM软件与扫码系统，可实现无人化生产，易于接入智能产线。
2.5 缓存、分拣设备
缓存设备用于临时存储零件，解决工序间产能不匹配或设备故障导致的阻塞问题。线边仓是常用形式，尤以立体缓存仓（图8a）为主。通过生产控制系统与WMS系统联动，实时协调各工段节拍，保障产线稳定运行。
在混流生产中，缓存仓还承担分拣前的归组功能。零件经分拣装置自动分离、排序后暂存于环形或立体仓内，实现物料流透明化与精准追踪。齐套后由六轴机器人或立体库出料装置按清单分拣，准确率接近100%，显著降低发货错误率。大件多用立体仓，小件则存于环形仓。
2.6 零件自动包装设备
包装阶段依据拆单生成的清单进行。主要设备为纸箱裁切机与封箱机。
纸箱裁切机根据零件尺寸定制箱体，实现柔性包装，减少纸箱浪费并提升运输保护效果。
纸箱封箱机自动检测尺寸，调节封箱参数，采用热熔胶技术完成封合，确保密封牢固、作业高效。
3 典型板式定制家具柔性生产线设备配置
基于典型工艺，设计柔性生产线布局如图9所示，涵盖原料立体仓储、开料、线边仓、封边、钻孔、分拣及包装等环节。原材料从智能立体仓出发，全程不落地流转，无需人工干预。该产线日产可达约40万件，加工精度高，对角线偏差控制在0.5mm以内。
完整柔性产线不仅依赖先进设备，还需强大管控平台支撑，通过数据接口实现设备互联，以数据流驱动物料流，推动板式定制家具向智能制造升级。
4 结语
柔性生产线由信息控制系统、物料储运系统和数控设备构成，是板式定制家具制造的核心，直接影响效率、成本与质量。设备配置需综合产品类型、批量、结构及预算等因素，合理选型布线，提升多品种小批量生产效能，快速响应市场需求。
面向智能制造，除硬件配置外，应深化基于信息物理系统（CPS）、物联网等技术的研究，推进设备接口标准化、智能控制与工厂全息建模，实现设备互联、人机协同与数字化管控，助力家居制造业高质量发展。
引用本文：
李荣荣, 姚倩. 面向智能制造的板式定制家具柔性生产线设备配置[J].木材科学与技术,2021,35(02):23-29.
LI R R,YAO Q.Research on Equipment Configurations of the Flexible Production Line for Intelligently Manufacturing Customized Panel Furnitures[J].Chinese Journal of Wood Science and Technology, 2021, 35(02): 23-29.
作者简介：李荣荣，男，南京林业大学家居与工业设计学院, 副教授。