一、概述

BCNAP-I型托輥數控自動化生產線（簡稱：生產線）是我公司自主研制生產的托輥生產線。

生產線的研發設計成果，分別在2011年10月23日桂林召開的“中煤勞保學會機電****專委會帶式輸送機學組年會”、2011年12月15日山東泰安召開的“中國機械工程學會物流工程分會連續輸送專業委員會年會和六屆二次理事會”、 2012年4月13日�？谂e行的“中國重型機械工業協會帶式輸送機分會年會”上進行了技術交流，得到與會專家的高度評價，認為是目前國內、國際****進的托輥生產線；報告編號：201214B1917499“科技查新報告”查新結論為國內首創。由其生產的旋壓工藝專利托輥，加工精度高，工藝先進，徑向圓跳動值、軸向竄動值、軸向載荷、阻力系數值均為MT821—2006標準的1/2---1/5,能滿足****有關部門提出的“十二五”期間，高速大運量帶式輸送機的托輥配套。

本生產線是公司企業研發中心，經過4年，開發出的完全自主知識產權成果。核心技術為4臺專用數控自動化加工中心，18項專有工藝，3項專利技術和正在申報的31項專利技術。

實現了從原材料到數控加工、噴涂烘干、數控壓裝、在線檢測、產成品裝箱的全過程自動化，是目前業內自動化程度****的生產線；班用工5人，班產量1000標準支，3班制時，年產量為110萬支，產量是現有普通設備的8倍，效率是16倍；1條生產線內，包括4臺加工托輥輥皮、托輥軸的數控自動化加工中心，1條自動化噴涂烘干線，2臺五自由度機械手，5項中心控制機房、西門子S7-300主站等電氣工程，16項輔助設備。

生產線具有現場操控和遠方操控功能。遠方操控能完成控制、監視、監測、編程、生產統計等人機對話功能。

二、 主要技術特點

BCNAP-I托輥數控自動化生產線自動化程度高、生產效率高、產量大、操作及調試方便，質量可靠，生產線短、整線操作人員少，勞動強度低，節能環保，是目前國內先進的托輥制造生產線，具有以下創新點：

1、 高精度。生產線的生產工藝有獨到的創新：（1）托輥軸加工中心采用數控技術，生產出的成品軸精度為±0.02;（2）采用了數控定位技術，使托輥輥皮與托輥軸的軸向對稱度大為提高，精度高于****標準；（3）增加了輥皮除銹校圓環節，使托輥的圓徑向跳動量降到了0.15，比****標準提高了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，環保，工藝先進。

3、 托輥管皮半自動立式內壁噴砂機采用特殊的機構和方法解決了定尺6m以上鋼管內壁噴砂技術，為鋼管內壁噴涂打好了基礎（專利）。

4、 托輥管皮半自動臥式內壁瞬間固化噴涂機，采用特殊的機構和方法解決了鋼管內壁噴涂技術（專利），有效解決了鋼管內壁防腐、內壁粉塵與軸承腔的內呼吸污染軸承潤滑脂，延長了托輥的使用壽命。

5、 輥皮數控加工中心的主要技術特點：(1) 3工位4點式平移機械手。(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（專利）， (4)多刀式輥皮表面同心校圓加工工藝（專利），

6、 旋轉式雙頭6工位托輥軸數控加工中心把現有系列各種形式的托輥軸，包括打磨毛刺一次加工完成，實現了托輥軸加工的數控及自動化。

7、 工效高、質量好，經濟效益顯著。由于工效提高，質量的提升，與目前其它廠家用傳統設備加工的托輥產品相比，公司同型產品，經過測試分析，每支托輥可降低生產成本5元，品質提升后的優質溢價，每只可提高10元以上。若每條生產線按年產110萬支托輥產能計算，每年同比其它廠家，可增收1650萬元的經濟收益；經濟效益十分顯著。

8、 自動化輥皮涂裝線，采用自動噴涂工藝，降低了勞動強度，提高了功效，提高了外表美觀度，冷卻時的熱量又轉為采暖及生活用熱水，節約了能源。輥皮表面噴塑由5自由度機械手，配合懸掛輸送鏈，完成輥皮的自動上下線；懸掛輸送鏈上設有自夾緊式專用吊具（專利）。

9、 自動穿軸裝配機，采用自動穿軸方法（專利）代替手工穿軸，長徑比i=0.0022 ，【計算公式：i=(D-d)/ L ，D為孔徑mm,d為軸徑mm，L為軸長mm】據調查，此方法是行業首創，節約人工、提高功效8倍，實現了自動化。

10、 雙頭旋轉式6工位數控托輥壓裝中心，采用雙頭旋轉式6工位數控壓裝機構，巧妙的解決了壓裝內外密封、軸承和注油，特別是解決了難以自動壓裝的軸用彈性擋圈。

11、 生產線計算機集中控制特點：采用性價比較高的西門子S7-300PLC為主站、臺達PLC為從站，采用PROTIBUS總線、MPI協議、服務器、數據采集卡及西門子組態軟件和以太網等先進的計算機管理技術，使整個BCNAP-I型托輥數控自動化生產線運行管理變得更為方便和直觀。

三、 組成

生產線主要由系統集成軟件及設施、2臺UX-001型輥皮加工中心、1臺UX-101型托輥軸加工中心、1臺UX-201型托輥壓裝中心、1條自動化涂裝線組成，輔助設施有2臺5自由度機械手、3條輸送線、1臺去毛刺機、1臺在線檢測機、料槽及成品箱組成。詳見布置圖：

BCNAP-I托輥數控自動化生產線布置圖

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、輥皮調圓部件、三點式機械手部件、電氣部件、氣動部件、液壓部件，共十大部件組合而成。自動控制主要由：PLC、觸摸屏、數控伺服和系統軟件構成。輥皮的生產周期≦1分鐘，一個周期內，系統軟件運行9000步。

輥皮加工中心的運動導軌采用先進的滾動直線導軌，提高加工中心的精度和壽命。為了進一步保證加工中心的精度，加工中心的位置傳動機構由：閉環控制的伺服電機帶動高精度的滾珠絲杠完成觸摸屏設定的位置。實現了四工位自動聯動加工。

UX-001托輥輥皮加工中心將目前托輥輥皮加工的三個獨立工序及設備集約為一個中心，實現了上料和輥皮流轉環節的自動化，完成了切管、鏜孔、把軸承座旋壓到管體、輥皮調圓除銹。班產能500支。操作人員由原來的3人以上，減少到了1人，由半機械化實現了全自動化，降低了人工費，提高了生產效率。更主要的優點是把產品的質量控制，由操作人員的技能掌控，轉化成了由設備及程序來保障，提高了產品的優質率。在此基礎上，增加了輥皮除銹校圓環節，使托輥圓徑向跳動量降到了0.15，比****標準提高了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現了托輥軸加工的數控及自動化。目前國內托輥軸的加工是由4****立設備加工，分別由4人操控，班產量250支左右，效率低下，加工精度低。本加工中心由1人操控或遠程電腦操控，每分鐘可生產2支以上成品軸，班產量≧1000支，產能是常規設備的4倍左右，生產效率是16倍左右。

UX-101型托輥軸加工中心采用數控技術，生產出的成品軸精度為±0.02。由于加工精度高，批量一致性高，為設計和制造高速大運量帶式輸送機，提供了托輥軸加工裝備。

UX-101型托輥軸加工中心較常規生產法，增加了毛刺自動打磨環節，避免了托輥裝配時將毛刺帶入軸承內，提高了托輥質量。

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。

產能：1分鐘產出2支以上成品托輥，班產量≧1000支。

軸承，密封等配件，均實現自動喂料；工件在各工位之間的流轉，由平移機械手轉運。

BCNAP-I托輥數控自動化生產線由33臺/套設備和軟件組成，設備裝機容量345.1kW,見表1

BCNAP-I托輥數控自動化生產線配置表    表1

四、 工藝過程

1、托輥輥皮毛坯前處理：

（1） 托輥輥皮半自動立式內壁噴砂機。

（2）托輥輥皮半自動臥式內壁瞬間固化噴涂機。

2、1、2號托輥輥皮自動加工中心：

（1）托輥輥皮毛坯儲料架。

（2）托輥輥皮伺服電機定尺送料。

（3）輥皮定尺切斷。

（4）輥皮兩端鏜孔。

（5）輥皮內孔吹削。

（6）兩端旋壓軸承座及左右軸承座自動上料倉。

（7）多刀加工輥皮外徑。

（8）四點式三工位平移機械手送至1號輥皮輸送機。

3、托輥輥皮自動涂裝線：

（1）1號輥皮輸送機。

（2）輥皮數量緩存。

（3） 1號五自由度機械手送托輥到噴涂機及自動裝卡。

（4）自動噴涂及回收。

（5）吊掛式輸送鏈加熱隧道爐：1）電子溫度控制 、 2）電加熱系統或其它方式加熱。

（6）吊掛式輸送鏈輥皮冷卻隧道。

（7）1號五自由度機械手送托輥下線。

（8）2號輥皮輸送機運送輥皮至托輥自動穿軸裝配機。

4、托輥軸自動加工中心：

（1）托輥精拉軸毛坯儲料架。

（2）托輥精拉軸伺服電機定尺送料。

（3）六工位旋轉雙頭加工：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）雙頭自動打磨毛刺，送托輥軸至托輥自動穿軸裝配機(根據產品要求，7道工藝可方便選擇)。

5、自動穿軸裝配機

（1）2號輥皮輸送機送輥皮到數量緩存槽。

(2)托輥軸成品送托輥軸數量緩存槽。

(3) 四點式反轉機械手。

(4)自動托輥輥皮/軸裝配機。

(5)平移機械手至托輥自動壓裝中心。

6、托輥自動壓裝中心：

(1)伺服電機軸、輥皮定位。

(2)壓裝內密封。

(3)壓裝軸承。

(4)軸承注油。

(5)壓裝外密封。

(6)壓裝軸擋圈。

(7)平移機械手送托輥至3號托輥輸送機。

7、自動托輥檢驗機：

(1) 3號托輥輸送機送托輥至2號五自由度機械手。

(2) 2號五自由度機械手送托輥至自動托輥檢驗機；或2號五自由度機械手送托輥至4號托輥輸送機（裝箱）。

8、自動托輥檢驗機內容如下：

（1）自動托輥不同軸度檢測；

（2）自動托輥阻力檢測；

（3）自動托輥軸向竄動檢測。

TSZX-1托輥軸數控自動

BCNAP-I型托輥數控自動

BCNAP500-Ⅰ型托輥數控

托輥壓裝中心

UX002托輥軸加工中心

UX001托輥輥皮加工中心