本实用新型涉及食品加工设备领域，特别是指一种应用于蛋糕加工流水线的双层自动叠层装置，包括有用下输送机、上输送机和翻面结构。所述上输送机和翻面机构分别位于所述下输送机宽度方向两侧，且所述上输送机位于下输送机的输送平面上方。所述翻面机构包括有固定于下输送机的翻面架和连接于翻面架的若干翻面板，所述翻面板为呈螺旋状的面板，翻面板螺旋的轴心线相对所述上输送机的输送方向倾斜，且朝向于上输送机的结尾端倾斜。利用此结构可使在下输送机上输送的条状的蛋糕翻转180°，并且输送至上输送机的结尾端与上输送机上输送的条状蛋糕重叠，此方式相比人工叠层的方式更为高效，并且可节省大量的人工成本。