一、概述
BCNAP-I型托輥數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)線（簡稱：生產(chǎn)線）是我公司自主研制生產(chǎn)的托輥生產(chǎn)線。
生產(chǎn)線的研發(fā)設(shè)計(jì)成果，分別在2011年10月23日桂林召開的“中煤勞保學(xué)會(huì)機(jī)電****專委會(huì)帶式輸送機(jī)學(xué)組年會(huì)”、2011年12月15日山東泰安召開的“中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)物流工程分會(huì)連續(xù)輸送專業(yè)委員會(huì)年會(huì)和六屆二次理事會(huì)”、 2012年4月13日�？谂e行的“中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)帶式輸送機(jī)分會(huì)年會(huì)”上進(jìn)行了技術(shù)交流，得到與會(huì)專家的高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為是目前國內(nèi)、國際****進(jìn)的托輥生產(chǎn)線；報(bào)告編號(hào)：201214B1917499“科技查新報(bào)告”查新結(jié)論為國內(nèi)首創(chuàng)。由其生產(chǎn)的旋壓工藝專利托輥，加工精度高，工藝先進(jìn)，徑向圓跳動(dòng)值、軸向竄動(dòng)值、軸向載荷、阻力系數(shù)值均為MT821—2006標(biāo)準(zhǔn)的1/2---1/5,能滿足****有關(guān)部門提出的“十二五”期間，高速大運(yùn)量帶式輸送機(jī)的托輥配套。
本生產(chǎn)線是公司企業(yè)研發(fā)中心，經(jīng)過4年，開發(fā)出的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果。核心技術(shù)為4臺(tái)專用數(shù)控自動(dòng)化加工中心，18項(xiàng)專有工藝，3項(xiàng)專利技術(shù)和正在申報(bào)的31項(xiàng)專利技術(shù)。
實(shí)現(xiàn)了從原材料到數(shù)控加工、噴涂烘干、數(shù)控壓裝、在線檢測(cè)、產(chǎn)成品裝箱的全過程自動(dòng)化，是目前業(yè)內(nèi)自動(dòng)化程度****的生產(chǎn)線；班用工5人，班產(chǎn)量1000標(biāo)準(zhǔn)支，3班制時(shí)，年產(chǎn)量為110萬支，產(chǎn)量是現(xiàn)有普通設(shè)備的8倍，效率是16倍；1條生產(chǎn)線內(nèi)，包括4臺(tái)加工托輥輥皮、托輥軸的數(shù)控自動(dòng)化加工中心，1條自動(dòng)化噴涂烘干線，2臺(tái)五自由度機(jī)械手，5項(xiàng)中心控制機(jī)房、西門子S7-300主站等電氣工程，16項(xiàng)輔助設(shè)備。
生產(chǎn)線具有現(xiàn)場(chǎng)操控和遠(yuǎn)方操控功能。遠(yuǎn)方操控能完成控制、監(jiān)視、監(jiān)測(cè)、編程、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等人機(jī)對(duì)話功能。
二、 主要技術(shù)特點(diǎn)
BCNAP-I托輥數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大、操作及調(diào)試方便，質(zhì)量可靠，生產(chǎn)線短、整線操作人員少，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)能環(huán)保，是目前國內(nèi)先進(jìn)的托輥制造生產(chǎn)線，具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：
1、 高精度。生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝有獨(dú)到的創(chuàng)新：（1）托輥軸加工中心采用數(shù)控技術(shù)，生產(chǎn)出的成品軸精度為±0.02;（2）采用了數(shù)控定位技術(shù)，使托輥輥皮與托輥軸的軸向?qū)ΨQ度大為提高，精度高于****標(biāo)準(zhǔn)；（3）增加了輥皮除銹校圓環(huán)節(jié)，使托輥的圓徑向跳動(dòng)量降到了0.15，比****標(biāo)準(zhǔn)提高了3-5倍。
2、 托輥軸承座與輥皮連接采用旋壓法代替焊接法（專利）耗能低，環(huán)保，工藝先進(jìn)。
3、 托輥管皮半自動(dòng)立式內(nèi)壁噴砂機(jī)采用特殊的機(jī)構(gòu)和方法解決了定尺6m以上鋼管內(nèi)壁噴砂技術(shù)，為鋼管內(nèi)壁噴涂打好了基礎(chǔ)（專利）。
4、 托輥管皮半自動(dòng)臥式內(nèi)壁瞬間固化噴涂機(jī)，采用特殊的機(jī)構(gòu)和方法解決了鋼管內(nèi)壁噴涂技術(shù)（專利），有效解決了鋼管內(nèi)壁防腐、內(nèi)壁粉塵與軸承腔的內(nèi)呼吸污染軸承潤滑脂，延長了托輥的使用壽命。
5、 輥皮數(shù)控加工中心的主要技術(shù)特點(diǎn)：(1) 3工位4點(diǎn)式平移機(jī)械手。(2)輥皮鏜孔采用多刃式成型鏜孔刀（專利），(3)用旋壓工藝將軸承座與管子鉚壓連接在一起的技術(shù)（專利）， (4)多刀式輥皮表面同心校圓加工工藝（專利），
6、 旋轉(zhuǎn)式雙頭6工位托輥軸數(shù)控加工中心把現(xiàn)有系列各種形式的托輥軸，包括打磨毛刺一次加工完成，實(shí)現(xiàn)了托輥軸加工的數(shù)控及自動(dòng)化。
7、 工效高、質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。由于工效提高，質(zhì)量的提升，與目前其它廠家用傳統(tǒng)設(shè)備加工的托輥產(chǎn)品相比，公司同型產(chǎn)品，經(jīng)過測(cè)試分析，每支托輥可降低生產(chǎn)成本5元，品質(zhì)提升后的優(yōu)質(zhì)溢價(jià)，每只可提高10元以上。若每條生產(chǎn)線按年產(chǎn)110萬支托輥產(chǎn)能計(jì)算，每年同比其它廠家，可增收1650萬元的經(jīng)濟(jì)收益；經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
8、 自動(dòng)化輥皮涂裝線，采用自動(dòng)噴涂工藝，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了功效，提高了外表美觀度，冷卻時(shí)的熱量又轉(zhuǎn)為采暖及生活用熱水，節(jié)約了能源。輥皮表面噴塑由5自由度機(jī)械手，配合懸掛輸送鏈，完成輥皮的自動(dòng)上下線；懸掛輸送鏈上設(shè)有自夾緊式專用吊具（專利）。
9、 自動(dòng)穿軸裝配機(jī)，采用自動(dòng)穿軸方法（專利）代替手工穿軸，長徑比i=0.0022 ，【計(jì)算公式：i=(D-d)/ L ，D為孔徑mm,d為軸徑mm，L為軸長mm】據(jù)調(diào)查，此方法是行業(yè)首創(chuàng)，節(jié)約人工、提高功效8倍，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
10、 雙頭旋轉(zhuǎn)式6工位數(shù)控托輥壓裝中心，采用雙頭旋轉(zhuǎn)式6工位數(shù)控壓裝機(jī)構(gòu)，巧妙的解決了壓裝內(nèi)外密封、軸承和注油，特別是解決了難以自動(dòng)壓裝的軸用彈性擋圈。
11、 生產(chǎn)線計(jì)算機(jī)集中控制特點(diǎn)：采用性價(jià)比較高的西門子S7-300PLC為主站、臺(tái)達(dá)PLC為從站，采用PROTIBUS總線、MPI協(xié)議、服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集卡及西門子組態(tài)軟件和以太網(wǎng)等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理技術(shù)，使整個(gè)BCNAP-I型托輥數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行管理變得更為方便和直觀。
三、 組成
生產(chǎn)線主要由系統(tǒng)集成軟件及設(shè)施、2臺(tái)UX-001型輥皮加工中心、1臺(tái)UX-101型托輥軸加工中心、1臺(tái)UX-201型托輥壓裝中心、1條自動(dòng)化涂裝線組成，輔助設(shè)施有2臺(tái)5自由度機(jī)械手、3條輸送線、1臺(tái)去毛刺機(jī)、1臺(tái)在線檢測(cè)機(jī)、料槽及成品箱組成。詳見布置圖：
BCNAP-I托輥數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)線布置圖
1、 UX-001托輥輥皮加工中心
UX-001托輥輥皮加工中心是由：儲(chǔ)管架、切斷部件、雙端面成型刀鏜孔部件、吹屑部件、旋壓部件、輥皮調(diào)圓部件、三點(diǎn)式機(jī)械手部件、電氣部件、氣動(dòng)部件、液壓部件，共十大部件組合而成。自動(dòng)控制主要由：PLC、觸摸屏、數(shù)控伺服和系統(tǒng)軟件構(gòu)成。輥皮的生產(chǎn)周期≦1分鐘，一個(gè)周期內(nèi)，系統(tǒng)軟件運(yùn)行9000步。
輥皮加工中心的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌采用先進(jìn)的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，提高加工中心的精度和壽命。為了進(jìn)一步保證加工中心的精度，加工中心的位置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由：閉環(huán)控制的伺服電機(jī)帶動(dòng)高精度的滾珠絲杠完成觸摸屏設(shè)定的位置。實(shí)現(xiàn)了四工位自動(dòng)聯(lián)動(dòng)加工。
UX-001托輥輥皮加工中心將目前托輥輥皮加工的三個(gè)獨(dú)立工序及設(shè)備集約為一個(gè)中心，實(shí)現(xiàn)了上料和輥皮流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，完成了切管、鏜孔、把軸承座旋壓到管體、輥皮調(diào)圓除銹。班產(chǎn)能500支。操作人員由原來的3人以上，減少到了1人，由半機(jī)械化實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，降低了人工費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率。更主要的優(yōu)點(diǎn)是把產(chǎn)品的質(zhì)量控制，由操作人員的技能掌控，轉(zhuǎn)化成了由設(shè)備及程序來保障，提高了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)率。在此基礎(chǔ)上，增加了輥皮除銹校圓環(huán)節(jié)，使托輥圓徑向跳動(dòng)量降到了0.15，比****標(biāo)準(zhǔn)提高了3-5倍。
2、 UX-101型托輥軸加工中心
UX-101型托輥軸加工中心實(shí)現(xiàn)了托輥軸加工的數(shù)控及自動(dòng)化。目前國內(nèi)托輥軸的加工是由4****立設(shè)備加工，分別由4人操控，班產(chǎn)量250支左右，效率低下，加工精度低。本加工中心由1人操控或遠(yuǎn)程電腦操控，每分鐘可生產(chǎn)2支以上成品軸，班產(chǎn)量≧1000支，產(chǎn)能是常規(guī)設(shè)備的4倍左右，生產(chǎn)效率是16倍左右。
UX-101型托輥軸加工中心采用數(shù)控技術(shù)，生產(chǎn)出的成品軸精度為±0.02。由于加工精度高，批量一致性高，為設(shè)計(jì)和制造高速大運(yùn)量帶式輸送機(jī)，提供了托輥軸加工裝備。
UX-101型托輥軸加工中心較常規(guī)生產(chǎn)法，增加了毛刺自動(dòng)打磨環(huán)節(jié)，避免了托輥裝配時(shí)將毛刺帶入軸承內(nèi)，提高了托輥質(zhì)量。
3、 UX-201型托輥壓裝中心
UX-201型托輥壓裝中心由3部分組成：料倉、輥皮和托輥軸穿合部、軸承密封等7工位壓裝部。
產(chǎn)能：1分鐘產(chǎn)出2支以上成品托輥，班產(chǎn)量≧1000支。
軸承，密封等配件，均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂料；工件在各工位之間的流轉(zhuǎn)，由平移機(jī)械手轉(zhuǎn)運(yùn)。
BCNAP-I托輥數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)線由33臺(tái)/套設(shè)備和軟件組成，設(shè)備裝機(jī)容量345.1kW,見表1
BCNAP-I托輥數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)線配置表 表1
|
序號(hào) |
設(shè) 備 名 稱 |
型 號(hào) 規(guī) 格 |
數(shù)量 |
單位 |
功率 （kw） |
備注 |
|
|
單機(jī) |
總量 |
|
|||||
|
1 |
托輥輥皮 加工中心 |
UX001 |
2 |
臺(tái) |
22.5 |
45 |
專利4項(xiàng) |
|
2 |
托輥軸加工中心 |
UX101 |
1 |
臺(tái) |
78 |
78 |
旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)六工位（專利3項(xiàng)） |
|
3 |
托輥壓裝中心 |
UX201 |
1 |
臺(tái) |
16 |
16 |
雙頭旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)六工位 （專利2項(xiàng)） |
|
4 |
自動(dòng)穿軸裝配機(jī) |
UX201-1 |
1 |
臺(tái) |
8 |
8 |
專利1項(xiàng) |
|
5 |
五自由度機(jī)械手（中型） |
GDJXS-1.5-10A |
2 |
臺(tái) |
5 |
10 |
公司制造 |
|
6 |
1號(hào)輥皮輸送機(jī) |
300X6000 |
1 |
臺(tái) |
3 |
3 |
公司制造 |
|
7 |
2號(hào)輥皮輸送機(jī) |
300X5000 |
1 |
臺(tái) |
1.5 |
1.5 |
公司制造 |
|
8 |
3號(hào)托輥輸送機(jī) |
300X4000 |
1 |
臺(tái) |
1.5 |
1.5 |
公司制造 |
|
9 |
4號(hào)托輥輸送機(jī) |
800X6000 |
1 |
臺(tái) |
3 |
3 |
公司制造 |
|
10 |
自動(dòng)噴塑機(jī) |
GDJXS2-05-01A |
1 |
套 |
5.5 |
5.5 |
外購 |
|
11 |
塑粉回收機(jī) |
FVB-KL |
1 |
套 |
5.5 |
5.5 |
外購 |
|
12 |
吊掛式輸送鏈 加熱隧道爐 |
GD XT300X50MA |
1 |
套 |
90 |
90 |
專利2項(xiàng) |
|
13 |
吊掛式輸送鏈輥皮冷卻隧道 |
GD XT300X30MA |
1 |
套 |
7.5 |
7.5 |
專利2項(xiàng) |
|
14 |
熱交換器 |
GDRFJH1500 |
1 |
套 |
|
0 |
外購 |
|
15 |
在線自動(dòng)托輥 檢測(cè)機(jī) |
ZJC-01 |
1 |
臺(tái) |
3 |
3 |
1臺(tái) |
|
16 |
托輥成品箱 |
DB-01 |
1 |
臺(tái) |
0 |
0 |
1臺(tái) |
|
17 |
托輥成型鏜孔 刀刃磨機(jī) |
MG6065B |
1 |
臺(tái) |
0.55 |
0.55 |
外購 |
|
18 |
旋壓成型模具 專用磨床 |
GDMGA |
1 |
臺(tái) |
3 |
3 |
1臺(tái) |
|
19 |
SW-2.5/8 空氣壓縮機(jī) |
L=2.5M3 P=0.8 Mpa |
1 |
臺(tái) |
22 |
22 |
外購 |
|
20 |
儲(chǔ)氣罐 |
5M3/1.0Mpa |
1 |
臺(tái) |
|
0 |
外購 |
|
21 |
托輥輥皮半自動(dòng) 立式內(nèi)壁噴砂機(jī) |
GDBLPS L=18M |
1 |
套 |
15 |
15 |
專利2項(xiàng) |
|
22 |
托輥輥皮半自動(dòng) 臥式內(nèi)壁瞬間 固化噴塑機(jī) |
GDBWPGS L=18M |
1 |
套 |
12 |
12 |
專利2項(xiàng) |
|
23 |
中心控制機(jī)房 |
3M*4M*2M |
1 |
套 |
|
0 |
外協(xié) |
|
24 |
計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集等機(jī)房設(shè)備 |
|
1 |
套 |
5 |
5 |
外購 |
|
25 |
西門子S7-300主站 |
S7-300 |
1 |
套 |
2 |
2 |
外購 |
|
26 |
西門子組態(tài)軟件 |
Wince |
6 |
套 |
|
0 |
外購 |
|
27 |
其它輔助設(shè)施 |
|
1 |
套 |
8 |
8 |
外協(xié) |
|
|
小計(jì) |
|
33 |
臺(tái)/套 |
|
345.1 |
|
四、 工藝過程
1、托輥輥皮毛坯前處理：
（1） 托輥輥皮半自動(dòng)立式內(nèi)壁噴砂機(jī)。
（2）托輥輥皮半自動(dòng)臥式內(nèi)壁瞬間固化噴涂機(jī)。
2、1、2號(hào)托輥輥皮自動(dòng)加工中心：
（1）托輥輥皮毛坯儲(chǔ)料架。
（2）托輥輥皮伺服電機(jī)定尺送料。
（3）輥皮定尺切斷。
（4）輥皮兩端鏜孔。
（5）輥皮內(nèi)孔吹削。
（6）兩端旋壓軸承座及左右軸承座自動(dòng)上料倉。
（7）多刀加工輥皮外徑。
（8）四點(diǎn)式三工位平移機(jī)械手送至1號(hào)輥皮輸送機(jī)。
3、托輥輥皮自動(dòng)涂裝線：
（1）1號(hào)輥皮輸送機(jī)。
（2）輥皮數(shù)量緩存。
（3） 1號(hào)五自由度機(jī)械手送托輥到噴涂機(jī)及自動(dòng)裝卡。
（4）自動(dòng)噴涂及回收。
（5）吊掛式輸送鏈加熱隧道爐：1）電子溫度控制 、 2）電加熱系統(tǒng)或其它方式加熱。
（6）吊掛式輸送鏈輥皮冷卻隧道。
（7）1號(hào)五自由度機(jī)械手送托輥下線。
（8）2號(hào)輥皮輸送機(jī)運(yùn)送輥皮至托輥?zhàn)詣?dòng)穿軸裝配機(jī)。
4、托輥軸自動(dòng)加工中心：
（1）托輥精拉軸毛坯儲(chǔ)料架。
（2）托輥精拉軸伺服電機(jī)定尺送料。
（3）六工位旋轉(zhuǎn)雙頭加工：1）精拉軸定尺切斷、2）雙頭銑槽、3）雙頭銑平面、4）雙頭鉆中心孔、5）雙頭車槽倒角、6）雙頭鉆孔。7）雙頭自動(dòng)打磨毛刺，送托輥軸至托輥?zhàn)詣?dòng)穿軸裝配機(jī)(根據(jù)產(chǎn)品要求，7道工藝可方便選擇)。
5、自動(dòng)穿軸裝配機(jī)
（1）2號(hào)輥皮輸送機(jī)送輥皮到數(shù)量緩存槽。
(2)托輥軸成品送托輥軸數(shù)量緩存槽。
(3) 四點(diǎn)式反轉(zhuǎn)機(jī)械手。
(4)自動(dòng)托輥輥皮/軸裝配機(jī)。
(5)平移機(jī)械手至托輥?zhàn)詣?dòng)壓裝中心。
6、托輥?zhàn)詣?dòng)壓裝中心：
(1)伺服電機(jī)軸、輥皮定位。
(2)壓裝內(nèi)密封。
(3)壓裝軸承。
(4)軸承注油。
(5)壓裝外密封。
(6)壓裝軸擋圈。
(7)平移機(jī)械手送托輥至3號(hào)托輥輸送機(jī)。
7、自動(dòng)托輥檢驗(yàn)機(jī)：
(1) 3號(hào)托輥輸送機(jī)送托輥至2號(hào)五自由度機(jī)械手。
(2) 2號(hào)五自由度機(jī)械手送托輥至自動(dòng)托輥檢驗(yàn)機(jī)；或2號(hào)五自由度機(jī)械手送托輥至4號(hào)托輥輸送機(jī)（裝箱）。
8、自動(dòng)托輥檢驗(yàn)機(jī)內(nèi)容如下：
（1）自動(dòng)托輥不同軸度檢測(cè)；
（2）自動(dòng)托輥?zhàn)枇z測(cè)；
（3）自動(dòng)托輥軸向竄動(dòng)檢測(cè)。
