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摘要 ............................................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................................II 1 绪论...........................................................................................................................................1 1.1 引言 .......................................................................................................................................1 1.2 国内数控板式家具抽屉加工技术的发展及现状 ...............................................................1 1.3 国外数控板式家具抽屉加工技术的发展及现状 ...............................................................2 1.4 板式家具抽屉生产线加工技术的前景展望与效益预测 ...................................................3 1.4.1 生产线中设备的数控多主轴、多刀架机床发展方向 ....................................................3 1.4.2 生产线中的数控加工机床加工技术的效益预测 ............................................................4 1.5 本课题研究的目的和意义 ...................................................................................................4 1.6 本论文研究的主要内容 .......................................................................................................6 2 板式家具抽屉结构特点的分析...............................................................................................7 2.1 板式家具抽屉的组成及其结构 ...........................................................................................7 2.2 板式家具抽屉形状的分类方法 ...........................................................................................7 2.3 板式家具抽屉各块板材的基本参数 ...................................................................................8 2.3.1 抽屉侧板的尺寸设计 ........................................................................................................8 2.3.2 抽屉后板的尺寸设计 ......................................................................................................10 2.3.3 抽屉底板尺寸的设计 ...................................................................................................... 11 2.3.4 抽屉面板尺寸的设计 ...................................................................................................... 11 2.4 把手结构及其布置方式 .....................................................................................................12 2.4.1 抽屉把手尺寸的确定 ......................................................................................................12 2.4.2 把手安装位置的确定 ......................................................................................................12 2.5 锁具结构及其布置方式 .....................................................................................................12 2.6 本章小结 .............................................................................................................................13 3 板式家具抽屉生产线数控加工工艺研究.............................................................................14 3.1 数控家具抽屉生产线的构成原则 .....................................................................................14 3.2 板式家具抽屉生产工艺 .....................................................................................................14 3.3 生产率对抽屉生产线配置的影响分析 .............................................................................15 3.4 典型家具抽屉加工实例的基本特征描述 .........................................................................16 3.5 本章小结 .............................................................................................................................17 4 家具抽屉生产线中的数控专用加工设备总体设计.............................................................18 4.1 数控家具抽屉生产线的总体方案 .....................................................................................18 4.1.1 家具抽屉数控生产线的各设备命名方法 ......................................................................20
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4.1.2 板式家具抽屉生产线中的各设备标号 ..........................................................................20 4.2 抽屉专用数控加工设备的驱动系统设计 .........................................................................21 4.2.1 专用数控加工设备驱动系统 ..........................................................................................21 4.2.2 专用数控加工设备的板材加工机构 ..............................................................................23 4.3 抽屉专用数控加工设备的进给系统 .................................................................................23 4.4 抽屉专用数控加工设备的刀具材料选择 .........................................................................24 4.5 抽屉专用数控加工设备的润滑系统设计 .........................................................................25 4.5.1 常用润滑系统的选择要求 ..............................................................................................26 4.5.2 常用润滑系统分类 ..........................................................................................................26 4.6 抽屉专用数控加工设备的龙门机架总体结构设计 .........................................................27 4.6.1 龙门机架总体描述 ..........................................................................................................27 4.6.2 龙门机架受力分析 ..........................................................................................................28 4.7 抽屉专用数控加工设备的控制面板设计 .........................................................................29 4.7.1 抽屉专用数控加工设备控制面板的特点 ......................................................................29 4.7.2 抽屉专用数控加工设备控制面板组成 ..........................................................................30 4.8 抽屉专用数控加工设备气动系统设计 .............................................................................31 4.8.1 抽屉专用数控加工设备气动系统中的气动元件 ..........................................................32 4.8.2 抽屉专用数控加工设备气动元件动作顺序表 ..............................................................33 4.8.3 抽屉专用数控加工设备气动系统对压缩空气供给系统要求 ......................................34 4.9 本章小结 .............................................................................................................................34 5 专用数控加工设备的主轴系统设计.....................................................................................35 5.1 专用数控加工设备的主轴选择原则 .................................................................................35 5.2 专用数控加工设备的电主轴结构设计 .............................................................................35 5.2.1 电主轴主运动分析 ..........................................................................................................36 5.2.2 电主轴运动功率选择 ......................................................................................................37 5.2.3 电主轴采用ANSYS软件受力分析 ..................................................................................39 5.3 专用数控加工设备的影响电主轴加工精度分析 .............................................................44 5.4 本章小结 .............................................................................................................................44 6 抽屉专用数控加工设备的生产纲领.....................................................................................45 6.1 抽屉专用数控加工设备定位基准的统一 .........................................................................45 6.1.1 定位基准描述 ..................................................................................................................45 6.1.2 定位基准的统一 ..............................................................................................................46 6.2 抽屉专用数控加工设备的刀具调整与磨损补偿 .............................................................46 6.3 抽屉专用数控加工设备生产节拍确定 .............................................................................47 6.4 抽屉专用数控加工设备生产纲领确定 .............................................................................47 6.5 抽屉专用数控加工设备的设备安装与地基设计 .............................................................48
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6.6 抽屉专用数控加工设备的保养与维护要求 .....................................................................50 6.6.1 抽屉专用数控加工设备的保养 ......................................................................................50 6.6.2 抽屉专用数控加工设备的维护 ......................................................................................51 6.7 本章小结 .............................................................................................................................51 7 抽屉专用数控加工设备生产过程的仿真.............................................................................52 7.1 抽屉专用数控加工设备的结构组成 .................................................................................52 7.2 抽屉专用数控加工设备装夹与定位机构的系统仿真 .....................................................53 7.3 抽屉专用数控加工设备的仿真运动分析 .........................................................................54 7.3.1 抽屉专用数控加工设备仿真运动模型分析 ..................................................................54 7.3.2 抽屉专用数控加工设备齿轮仿真模型建立过程 ..........................................................55 7.4 抽屉专用数控加工设备生产效率分析 .............................................................................56 7.5 本章小结 .............................................................................................................................56 结论 .............................................................................................................................................57 参考文献 .....................................................................................................................................58 附录A .........................................................................................................................................61 附录B .........................................................................................................................................62
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1 绪论
1.1 引言
20世纪80年代中国家具工业还处于一个以手工和半机械化为主的传统产业中，经过改革开放后20多年的发展十分迅速，现以发展成为一个以机械化生产为主，门类齐全、蓬勃发展的重要产业，并已初具规模。机械化和自动化技术在某种意义上代替或减轻了人的体力劳动，以计算机辅助制造技术和信息化技术为中心的先进技术，则引起了传统家具业一场新的技术变革，主要表现在生产模式、管理模式、经营模式及人们思想理念的变化。各种先进制造技术主要应用在机械、电子等行业，家具行业应用的还很少或没有应用。其中值得家具行业借鉴的技术有:GT、ERP、BCT、IE、CRM、CNC、PDM、SCM、FMS、TQE、MIS、MRPⅡ等[1]。GT、ERP、FMS(或FMC)是对我国家具制造业影响更大的技术，因此它们的应用将在我国家具行业起着改造和提升的作用。
对于板式家具抽屉的切削加工，主要包括板材锯切、钻孔、铣槽以及因面板美观性要求的不同，可采用贴面处理或雕花处理。贴面处理是由天然纹理木材制成的各种图案薄木与中密度纤维板基材胶贴而成，装饰自然而真实，美观而华丽，并且在颜色和质地方面的变化可给人以各种不同的感受；面板的雕花处理也可以美化抽屉，根据雕刻的图案使其呈现与众不同感觉。板式家具抽屉在外形设计上也有很多变化，可以做出实木不能完成的造型，具有独特个性美观。在加工过程中板材原料品质的控制是相当重要的，板材的品质控制重点有：材料的质量（毛边、撕裂、凹陷、压痕、变形等）、含水率、尺寸、刀痕、拼板胶的配比及质量、拼板压力、加压时间、布胶的方法及用量、板材的握钉力及平整度等。
在板材加工时为了保证抽屉产品的品质，在进行下料时首先选择含水率适当的中密度纤维板，选择边角余料时应根据抽屉板材的大小合理下锯。为了保证板材的质量，首先对纤维板材锯切或铣削一个初基准面，之后加工板材各基准面保证抽屉产品各块板料的平整度和表面粗糙度。
板式家具抽屉板材加工采用自动化生产线进行产品加工应有足够大的产量。对于抽屉产品外形设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批量生产中采用自动化生产线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。
1.2 国内数控板式家具抽屉加工技术的发展及现状
目前，我国的抽屉加工技术主要是以传统的手工加工和普通机床加工为主，很少采用数控加工。与数控加工方法相比，传统的手工加工方法存在生产率低、工人劳动强度
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东北林业大学硕士学位论文
大、对工人的技术水平要求高以及抽屉产品质量不容易控制等缺点；而机床加工方法需要手动进给，并且加工工序相对分散。对于板式家具抽屉的整个生产流程来讲降低了产品的加工精度，增加了劳动强度，批量生产效率低下。
建国前我国几乎没有自己的木材加工机械工业，大部分机床依靠进口。1950年后，我国木工机床行业得到了飞速发展，40多年来，我国对木制品的加工技术已从传统手工加工技术、仿制和测绘发展到独立设计制造木工机床。现已有40多个系列，100多个品种。已形成了一个包括设计、制造和科研开发的产业体系。
国内板式家具抽屉的发展主要是从上个世纪八十年代末九十年代初开始的，经历了一个从无到有、从幼稚到成熟的发展历程。板式家具抽屉的加工技术至今二十余年的发展道路上主要经历了两个主要发展阶段：一是九五年前后中国板式家具抽屉生产技术的第一次发展，当时分南北两派。北方企业以天坛、光明、华鹤等一批优秀的国营企业为代表，抽屉产品主要走日式风格，多是板式同实木结合；南方主要是一些港资企业，如：恒益、迪信、富运、伟安等，抽屉产品风格主要是欧式现代款式。当时的企业无论是从南到北其板式抽屉的加工设备、主要原材料、五金配件都要依赖进口，在第一次发展浪潮中一些经营不善的企业，如恒益、爱富兰等虽然在企业硬件设施如生产设备等有所加强，但在市场营销、产品开发、生产管理等一些软件上没能及时跟上，最后被无情淘汰出局[2]。二是近两年本土家具厂抽屉加工技术的飞速发展，大家正在经历类似十年前的首批国内板式家具企业的发展过程，但这次的发展过程同以前相比出现一些根本性的变化，如：市场已由卖方市场转到买方市场，整个板式家具生产行业已发生了本质的转变，国产板式家具抽屉加工设备比重已经超过半成以上，新技术的出现使抽屉加工设备开始出现自动化。另外，生产的主要原材料（板材、油漆）以及辅料五金配件等大都已国产化，再加上从业人员比以前成熟壮大了很多。
目前，国内板式家具抽屉制造业正步入到计算机数字控制和加工中心阶段。五轴联动木工加工机床、柔性加工单元、柔性制造系统、集成加工系统和智能集成加工系统尚在研究阶段，但计算机数控化、柔性化、智能化和集成化已成为机械制造与自动化控制技术发展的总趋势，也是21世纪板式家具抽屉加工技术发展趋势[3]。
1.3 国外数控板式家具抽屉加工技术的发展及现状
为了适应板式家具工业产品生命期短，市场流行趋势变化快，多品种、中小批量生产的要求，国外从20世纪80年代中期就已开发生产出了家具柔性加工系统。在1994年的米兰和1996年的汉诺威国际木工机械博览会上，意大利的SCM公司和德国的HOMAG公司推出的厨房家具和办公家具抽屉柔性生产线，使家具的柔性生产系统进入了工业化大规模应用阶段。
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