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套生产线。使板式家具抽屉加工系统更具备自动化、柔性化、更适应社会发展需求。
在国外，未来板式家具加工机床的发展方向向安全无公害加工生产系统迅速发展。安全性差、噪音、粉尘是板式家具抽屉加工工业以及其他产品加工工业中的三大公害。虽然多年努力仍无法从根本上解决。随着人们生活水平的不断改善，环境保护的呼声越来越高，人们更加重视自身的生活质量。因此，未来板式家具抽屉的设计加工工艺流程、制造和使用必须符合环保要求，达到安全，低噪，无尘[3]。所以进一步解决三大公害仍将是今后板式家具行业乃至木工机械不断努力的方向。
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
采用数控复合加工机床组线是大批量机械产品实现高效率、高质量和经济性生产加工的关键设备，其在某些产品的生产制造上也起到不可替代的作用。现针对复合加工机床组线来说明一下国内机械加工生产线的发展情况。
现代数控复合加工机床组线作为机电一体化产品，它是集控制、测量、驱动、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。我国早期组合机床自动化生产线主要利用机、电、气、液压控制，但近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等方面的综合发展，数控复合加工机床的机械结构和控制系统的自动化程度也发生了历史性的变革。
1.4.1 生产线中设备的数控多主轴、多刀架机床发展方向
（1）向大型的方向发展。因为复合加工主轴系统优点之一是减少零件在多工序和多工艺加工过程中的多次安装调整和夹紧的时间，由于大型零件一般多是结构复杂、要求加工的部位和工序较多、安装定位也较费时费事，所以采用数控机床进行复合加工比较有利。因此为了适应大型、重型机械行业发展大型复杂化产品的加工需要，数控复合加工机床有向大型化发展趋势。如在CIMT-2005上，北京市机电院高技术有限公司展出的MC2000龙门式五面加工中心，工作台面为1250mm×2200mm；秦川机床集团展出VTM-180双柱立式车－铣中心，最大车削直径为Φ2400mm。在JIMTOF-2004上，日本大隈公司展出的五轴联动的动梁龙门加工中心工作台面为2000mm×3000mm；德国瓦德里希?科堡公司新近推出的龙门式车铣复合加工中心，工作台面宽度达4500mm～6500mm。在CCMT-2006上，沈阳机床股份有限公司展出的Schiess VMG 1.28龙门立式车－铣复合加工机床最大车削直径达Φ3200mm，车削高度2500mm；SSCKZ80/4000大型车削中心的加工直径×长度＝Φ800mm×4000mm；桂林机床股份公司展出的XHZ2320/4-5轴龙门式加工中心，工作台面为2000mm×4000mm；济南二机床集团展出的五轴定梁式镗铣加工中心，工作台面亦为2000mm×4000mm等。这就足以说明数控复合加工机床大型化的发展趋势了。
（2）向结构模块化和功能可快速重组的方向发展。因为结构模块化是数控复合加工机床快速发展的基础，而数控复合加工机床的功能可快速重组则是其能快速响应市场需求，并能抢占市场的重要条件，因此国外许多有名的机床制造厂商早已为此而努力研发。事实上，一些技术先进的厂家（如瑞士的Mikron公司，美国的哈斯和哈梃公司，
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德国DMG，EMAG和TRAUB公司等）的许多产品都已实现结构模块化的设计了，并正在向如何实现功能快速重组的方面努力。
综上所述，由于数控复合加工机床集多种工序甚至多种工艺于一体，工件一次装夹后便可在其上完成全部或大部分加工，这不仅减少了工件的装夹次数和许多非加工时间，提高了加工精度和效率，而且还减少了零件加工所需的设备台数和生产厂房的占地面积，从而也减少了企业相关的人、财、物的投入，降低了生产成本，提高了企业的经济效益，因此，数控复合加工机床肯定是数控机床和制造技术的重要发展方向之一。抽屉生产线中的加工机床应均是数控复合加工机床。
从理论上讲，一台数控机床所复合的加工工艺和工序愈多愈好，但实际上总是有限的。因为要受到具体所要复合的工艺和工序之间的相互关系和要求，以及实现复合加工在技术（含软、硬件设计、实施）上的可能性和经济上的合理性等诸多因素的制约。因此，在扩大数控复合加工机床的复合能力时，必须对所要复合的工艺和工序进行深入的技术和经济方面的研究分析[4～6]。
1.4.2 生产线中的数控加工机床加工技术的效益预测
生产线的数控加工机床为了进一步提高产品生产率和经济效益，改变单工序加工机床的产出率，已向多主轴、多刀架、多工位的方向发展。如EMO-2005上Chiron公司的新产品DZ15KW，DZ18W，DZ12KS等都是双主轴的加工中心；MAKINO公司的TWINFLEX MD为双卧主轴或双立主轴的加工中心，并各有换刀机械手；MAZAK的Integrex 300IV和德国STAMA的MC726/MT均为两个车削主轴和一个铣削主轴的三主轴车－铣复合加工机床；德国INDEX公司的V160D为双主轴、双转塔刀架的倒置式数控车床，可同时加工两个相同的零件；日本NAKAMURA-TOME公司的Super NTY3为双主轴，三转塔刀架的车－铣加工中心，德国TRAUB公司的TNX80/65为双主轴四转塔刀架的车－铣中心等。这些机床之所以采用多主轴、多刀架的结构，除部分是出于加工工艺和工序的需要外，很多是出于采用多主轴同时加工多个相同的零件和多刀架同时对同一零件进行多工序加工，可以在加工时间上使辅助时间和基本时间相互重合，从而能成倍地提高复合加工机床单位时间内的产出成果。因为这些多主轴、多刀架的机床实质上是相当于两台或多台相同的数控复合加工机床组合在一起，只是采用了共同的床身和同一个数控系统进行控制。不过这样的一台多主轴、多刀架机床的成本要比多台独立的单主轴机床的总成本要便宜，所以在经济上还是合算的[7]。
1.5 本课题研究的目的和意义
随着人造板材的广泛应用和实木家具的昂贵价格，加大了人们对板式家具的需求。由于板式家具抽屉生产线数控专用加工设备的研发，极大的缩短了国内外在人造板材加工技术方面的差距。使板式家具抽屉加工产品向高效率、高精度、大批量和柔性化等方向的飞速发展。具体表现在以下几方面：
（1）生产节拍时间进一步缩短。早期生产线要实现短节拍，通常采用的是并列双
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工位的办法。现在生产加工主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间主要是采用新刀具材料和特殊刀具来实现，即通过提高切削速度和进给速度来减少产品加工的基本工时。缩短辅助时间主要是压缩工件传递、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所用的时间。目前，随行夹具高速输送装置通常采用的有电液比例阀控制或摆线驱动输送装置。
（2）柔性化进展迅速。随着数控组合机床的出现，改变了传统的那种由电磁继电器电路组成的组合机床控制系统，而且数控组合机床机械结构以及通用零部件标准也发生了巨大的变化。使过去那种组合机床的刚性自动线和生产线，也具有了一定的柔性度。随着数控加工技术的出现和发展，数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线通过应用和改变数控程序来实现主轴自动换刀、自动更换多轴箱以及改变加工行程、工作循环、切削参数和变化加工位置等，来适应多系列产品的加工。
单坐标加工模块由数控滑台和主轴部件（或多轴箱，包括可换多轴箱）以及电主轴等组成。
多轴加工模块是一种重要模块，可缩短主传动链，减少功率损耗。其主要用于加工箱体或盘类工件的柔性组合机床和柔性自动生产线。多轴加工模块因不同的结构形式基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块以及回转工作台式多轴加工模块。在自动换箱式模块中的多轴箱库中储存较多的多轴加工模块，可用来加工较多不同品种的工件。而转塔式和回转工作台式多轴加工模块，由于转塔头和回转工作台上装的多轴箱数量有限，所以这种加工模块只能实现一定规格产品的加工。
除上述各种CNC加工模块以外，机器人和伺服驱动机构也是柔性组合机床和柔性自动线的重要组成部件。尤其是在柔性自动线上，目前通常采用的是龙门式空架机器人进行工件自动上、下料或用于工件的转位和翻转。针对不同产品的工件，可在生产线附近设置手爪库，以实现手爪的自动更替。在夹具上配备伺服驱动机构，可以使工件组内不同种类工件的自动夹紧。
（3）加工精度逐渐提高。为了满足用户对产品加工精度的要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆和夹具的精度外，还采用专用刀具，优化产品的加工工艺流程。采用刀具尺寸测量控制系统来降低因机床以及工件的热变形等带来的一系列加工误差，当前空心工具锥柄（HSK）和过程统计质量控制（SPC）技术的应用已成为自动线提高和监控加工精度的新技术手段。空心工具锥柄是一种采用径向和轴向双向定位的新型刀具座，其优点是具有较高的抗弯刚度、扭转刚度和重复定位精度。过程统计质量控制是基于工序能力用于监控工件加工质量的一种方法，可对整个生产过程中的加工质量进行连续监控。
（4）可靠性和利用率的不断改进和提高。为提高加工过程的可靠性、利用率和工件的加工质量，一般采用过程监控。即对自动线各组成设备的功能、加工过程和工件加工质量进行监控，以便快速识别故障、快速进行故障诊断和早期预报加工偏差，使操作人员和维修人员能及时地进行控制以及预防事故的发生，以此来缩短设备调试周期、减
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少设备停机时间和避免加工质量偏差出现。
当前，自动线的控制技术已由集中控制向分散控制转变。根据这种新的控制模式的研究表明：分散控制系统要比集中控制系统节省成本，分散控制系统的模块化和标准化也有利于降低产品成本和提高透明度。
目前，板式家具抽屉加工技术在一定程度还远落后于金属切削加工技术，无论是从加工精度、定位精度，还是从生产节拍时间的缩短程度上以及柔性化进展速度，但是数控技术、电子技术、计算机技术等组合机床技术在板式家具抽屉加工机床上的应用，必将使板式家具加工技术得到飞速发展。
1.6 本论文研究的主要内容
本论文的主要研究内容如下：
（1）首先了解国内外人造板材加工技术相关情况，论述了以人造板材抽屉为主要研究对象，主要根据抽屉的类型和结构特点先建立三维尺寸模型，在根据尺寸结构建立抽屉板材整体加工工艺流程，设计本套生产线中生产设备的具体组成情况，并针对期中一台抽屉专用加工设备设计进行详细论述。
（2）根据板式家具抽屉的生产工艺简单描述了生产线数控加工设备的组成，本文主要是针对抽屉各块板料的多种孔或槽的加工为基础而进行描述的，使抽屉各块板材上所有的孔或槽的加工工艺流程在专用加工机床上全部完成，对于部分工序的加工可同时进行，在减少辅助加工时间的基础上缩短基本加工时间，使其提高生产率。
（3）针对抽屉板材的加工，采用电主轴直接驱动刀具回转切削，大大的缩短了主传动链，减少了因带传动、齿轮传动、链传动等带来的效率损失。并且对电主轴进行了受力分析，以及采用ANSYS软件分析电主轴在高速切削木材时受到径向切削力的情况下主轴的变形量对主轴精度的影响。
（4）针对数控专用加工设备的打孔或铣槽加工误差进行了详细表述，在一次性夹紧板材的情况下，各种刀具对板材进行多方位、单工序或多工序加工，保证各孔距和槽距，提高了各块板材间的安装精度，同时减少了因多工序加工带来的累积误差。并且论述了生产节拍和生产纲领的确定，介绍了机床使用过程中需要做的维护和保养要求。
（5）针对生产线中的数控专用加工设备的切削加工工艺，进行动画仿真，检查设备的整体运行情况，是否有干涉现象。从仿真模型的建立，模拟板材加工过程，通过步进电机和气缸驱动实现多功能数控铣槽打孔机在X、Y、Z三维坐标系中对板材加工。
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2 板式家具抽屉结构特点的分析
2.1 板式家具抽屉的组成及其结构
抽屉的组成部分大致可分为以下两种：
（1）抽屉面板、抽屉侧板、抽屉后板、抽屉底板。具体结构如图2-1：
（2）抽屉面板、抽屉前板、抽屉侧板、抽屉后板、抽屉底板。具体结构如图2-2：
图2-1 抽屉结构图及结构尺寸B,L,H 图2-2 抽屉结构图
抽屉的尺寸主要有宽（B），长或深（L）和高（H）几个数值来确定。为使抽屉滑动灵活，其长度应该大于宽度（L>B）。由于实木抽屉部件受干燥、潮湿的影响将产生形变，因此实木抽屉的高(H)应该小于160mm[8]。
板式家具抽屉板料间连接方式一般可分为固定式、待装式和拆装式三种[9]。对于固定式连接较多采用圆隼和木螺钉或外加乳白胶进行固定，这种连接方式一般用于实木家具抽屉。待装式和拆装式是人造板式家具主要采用的连接方式，其采用五金件将抽屉的各块板材连成一体。常用的连接件包括：三合一连接件、四合一连接件、圆柱螺母连接件、直角倒刺连接件、梯形连接件和偏心连接件等等[10
～12]
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2.2 板式家具抽屉形状的分类方法
抽屉板材间的连接主要是通过五金件或者榫结合，普通抽屉前板设有把手或锁具。抽屉前板是抽屉的可见部分，前板可以雕花或贴面为板式家具的外观起到美化作用。前板连接形式大体可分为四种：平接式、沉入式、凸出式和叠加式[8]。具体结构见图2-3：
（1）平接式抽屉前板：使前板在整个厚度平行结合到柜体边缘上，若要保证抽屉能灵活的滑动，就必须使侧板与柜体边缘留有一定的空隙。采用平接方法可以将这些缝隙良好的遮盖起来。前板反面大面积地平接到柜体边缘后，家具抽屉的正面便不是一个平面了，这时应考虑在前板上进行装饰性加工，雕花或贴面以达到一定美化效果。
（2）沉入式抽屉前板：前板沉入柜体内部。整个柜体像框架一样将前板包含到内部。为了使结构美观，前板沉入深度一般为4mm~7mm。如果沉入深度太小，则达不到效果。
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