托辊杆加工单元的工艺设计

托辊杆加工单元的工艺设计摘要:此次毕业设计是在指导老师的悉心指导下完成的，运用了大学四年中所学的专业课知识，从分析零件加工过程，绘制零件图，再到完成工艺卡片的编写，然后就是完成加工过程设计，到最后完成毕业设计所要求的所有内容。在这个过程中，重点是完成了加工过程编写以及对专用加工单元的设计工作，保证了托辊杆所要求的加工要求。在完成毕业设计的过程中，也使我对所学的专业课内容更加的熟悉，运用时也更加的熟练。关键词：托辊杆，工艺，加工单元ITheProcessDesignoftheManufacturingunitofRollerRodAbstract:Thisgraduationdesign,whichwascompletedunderthecarefulguidanceofthesupervisor,madeuseofthespecializedknowledgelearnedincollege.Itstartedfromtheanalysisofthemanufacturingprocessofpartsandthedrawingofitsparts,thentheprocesschartwascompiledandthedesignofthemanufacturingprocesswascompleted,finallyallcontentsrequiredinthisdesignwerefinished.Thekeypointsinthewholeprocesswerethecompilationofthemanufacturingprocessandthedesignofthemanufacturingunitandtomakesurethattherollerrodmeetstheprocessingrequirement.Intheprocessofcompletingthisgraduationdesign,specializedknowledgelearnedincollegebecomesmorefamiliartothedesigner,soistheapplicationoftheknowledge.Keywords:rollerlever,technology,processingunitII目录1前言.11.1托辊的用途.11.2托辊的种类.12托辊的结构.32.1托辊生产纲领.42.2托辊杆的分析.42.3托辊轴材料的选择.42.4托辊轴的受力分析.52.5托辊杆结构的优化设计.72.5.1加强整体结构刚度，增强承载能力.72.5.2减少托辊轴零件数量，提高整体可靠性。.72.5.3改善轴封性能，解决托辊密封问题.82.5.4提高托辊加工工艺可靠性的有效措施.93托辊加工单元及生产工艺.103.1行业背景.103.2原托辊生产存在的问题.113.3改造方案及.113.4主要技术措施.123.5托辊生产线技术改造后，达到了如下目标.134皮带机托辊杆的加工.144.1托辊杆的流程.144.1.1首先是棒料切断.144.1.2钻中心孔.154.1.3车卡簧槽及倒角.164.1.4铣槽.164.2托辊加工单元概述.174.2.1主要技术特点.184.2托辊杆加工单元的组成.194.3工艺过程.234.3.1托辊辊皮毛坯前处理：.234.3.2号托辊管自动加工中心.234.2.3托辊管自动涂装线.244.2.4托辊杆自动加工中心.244.2.5自动穿轴装配机.244.2.6托辊自动压装中心.244.2.7自动托辊检验机.254.2.8自动托辊检验机内容.25结论.26参考文献.27致谢.2801前言1.1托辊的用途托辊产品是对传送带起支撑定型作用和对传送带上的物品起到支撑和保障传送带稳定运转的设备，是皮带输送机核心组成部分。托辊制造成本占输送机总成本35%左右，产生的阻力占全部阻力的75%左右。托辊分为好多种类，本次设计的的托辊杆是用于煤炭行业。外壳部分大多数使用无缝钢管，也有为降低成本食用油缝焊接钢管。1.2托辊的种类按使用场合和结构大致可分成6种：平行托辊、螺旋托辊、槽型托辊、立挡辊、调心托辊、缓冲托辊、耐腐蚀托辊等。(1)平行托辊：支架上下两排托辊互相平行上排用于承载传送物品，下排用于承接传送带。(2)螺旋托辊：由于传送带长期传送货物会粘接杂物，螺旋托辊用于清洁沾料，保持清洁。(3)槽型托辊：用于支撑如煤炭粮食等颗粒状不成形物料。(4)调心托辊：调整传送带因运行而产生的偏离。(5)缓冲托辊：安装于落料口下方，承载物料下降冲击。延长传送带寿命(6)回程托辊：不承担物料载荷，用于支撑1.2.2按照制造材料分类大致可分成5种：非金属材质托辊和金属托辊。主要是因为工作环境因素影响所设计不同材质的托辊。比如像化工等行业要选用非金属托辊。(1)塑料托辊：由硬质工程塑料制作的滚筒，具备金属托辊优点的同时还有耐腐蚀耐磨损的优良特性。尤其是在抗阻燃静电，在超低温环境运行性能优良较低的摩擦系数，且长期使用能保证无毒无味。(2)玻璃钢托辊：由于特殊行业像印刷染色造纸纺织存在酸、碱、盐、油等腐蚀性会腐蚀托辊滚筒，所以托辊滚筒由耐腐蚀的玻璃钢制成。(3)阻燃橡胶托辊：由于托辊与传送带长时间摩擦，托辊表面会产生大量的热积1累一定程度再加上起火三要素就有发生起火的危险。因此在托辊表面固定一层阻燃橡胶，能有效防止因摩擦起火。(4)搪瓷托辊：由搪瓷对金属基材进行全密封处理的托辊。端头密封采用机械唇齿密封和双级迷宫密封。搪瓷托辊特点是机械性能好密封性能好防尘防水防腐蚀。(5)陶瓷托辊：具有上述托辊的优良性能，如耐磨、耐腐蚀、抗氧化、安全、运行状态好、使用寿命长是普通与托辊的3倍到5倍。下一章对托辊杆的的零件进行分析22托辊的结构本次设计的钢制托辊主要有5大部分组成：托辊杆（轴）、轴承、轴承座、密封部件、滚筒。如图2.所示。最外层的钢管由无缝钢管切割而成，关内打磨去刺。对圆度有特定要求。托辊杆（轴）是按照标准公差制造出的冷拉圆棒料，本次设计的材料采用20钢轴承轴承座均为制造好的标准件，最后装配时用。轴承外圈连接轴承座，内圈与托辊轴做过盈装配。轴承座外圆通过焊丝和滚筒内圈通过自动焊接机焊接在一起。这样加工出具有强度很高的整体结构。图2.托辊最外层的钢管由无缝钢管切割而成，关内打磨去刺。对圆度有特定要求。托辊杆（轴）是按照标准公差制造出的冷拉圆棒料，本次设计的材料采用20钢轴承轴承座均为制造好的标准件，最后装配时用。轴承外圈连接轴承座，内圈与托辊轴做过盈装配。轴承座外圆通过焊丝和滚筒内圈通过自动焊接机焊接在一起。这样加工出具有强度很高的整体结构。32.1托辊生产纲领企业生产托辊型号托辊型号生产纲领轴扁尾轴承型号108*538*600400008*204G3052.2托辊杆的分析托辊杆受传送带及传送带上的物料和托辊自重载荷。此处的托辊轴虽属于轴类零件，但是非传统意义上的轴类零件，因为它不参与旋转。工作时受弯曲应力和冲击载荷但受力方向不变。加工和制造工艺在于防止托辊轴的弯曲和断裂。理论和实践表明托辊轴的失效模式主要为断裂失效。轴类零件毛坯的选用主要采用冷拉圆棒料或锻件。此处托辊杆机构相对简单，尺寸相对不大。2.3托辊轴材料的选择目前市场上托辊轴的材料大多数选用Q235钢或者20号钢。Q235钢是碳素结构钢通常情况下Q235钢不经过热处理可直接加工使用。4Q235钢用于制造具有能满足一定强度和伸长率的一些机械工件如：销、轴、连杆、套筒、螺栓、螺母、气缸、齿轮、各种支架和焊接件。20钢属于优质碳素钢，含碳量0.20%。正火处理后屈服极限为245MPa，广泛用于制作负载不大、韧性要求高的各类零件，一般重型机械通用的拉杆、套筒、衬垫及夹具。含碳量100%硬度屈服强度抗拉伸强度伸长率%0.02156250MPa42025%由于托辊杆工作环境相对恶劣振动载荷较大，对材料韧性要求比较高。本处托辊杆的加工零件选用20钢。价格方面20钢比Q235钢略贵。2.4托辊轴的受力分析托辊杆正常使用工况下，托辊杆的承受物料重量、机械性能和传动稳定性以及寿命都受轴承的好坏和工作状态影响。托辊轴承主要受三点影响（托辊轴轴承采用脂润滑方式u，润滑脂好坏影响轴承工作状态，其次是托辊轴和轴承的装配质量，以及轴承座制造刚度是否会在载荷下发生变形等）。其中对托辊寿命影响最大的就是托辊杆受力变形导致工作状态下振动加大。图2.2托辊杆受力分析5为了更直观了解，我们对托辊杆的受力情况进行分析如图2.2。深沟球轴承所在托辊杆两边P点位置。从受力角度分析可知在图2.2所示力的作用下，托辊轴的形变量y与力p和槽到轴承距离L的数关学系如下：E为20钢弹性模量（209GPa）I为轴的弹性模量，即I=d4/64（d为轴径）。分析公式2可知，托辊杆受力的形变量y与承载能力P、槽和轴承距离L的3次方成正比，和托辊杆直径d的4次方成反比。可以说托辊杆槽和轴承距离L长度的加大，和托辊杆直径d的减小均会使轴端的变形量y大大增加。由此会影响轴承径向偏斜量（托辊杆所装配的是深沟球轴承，允许最大偏斜量为715）导致轴承使用条件的破坏，会引起托辊振动加大，大大降低托辊的使用寿命。我们通过上述的分析不难得出，托辊杆承载能力主要取决于托辊轴的长度和托辊杆的直径。可通过以下两点提高托辊承载能力。加大托辊杆直径、减小托辊杆槽和轴承距离。在同等轴长和轴径条件下，槽和轴承距离越小，承载能力更高。62.5托辊杆结构的优化设计图2.5.1图2.5.2对托辊进行优化设计的目的和意义是：在同等加工选材条件下，提高托辊的加工工艺和延长使用年限，更好地满足工作要求。通过现有制造技术水平和托辊的原理，应重点从以下几点考虑如何对托辊制造进行优化，以达到优化的目的。2.5.1加强整体结构刚度，增强承载能力最大化减小槽和轴承距离L，经过计算可比原有结构支撑长度减少6mm以上。适当的增加托辊杆的直径，可大大提高托辊杆的刚性。有些托辊轴此阿勇轴肩式设计这样带轴肩的轴在相同受力条件下不如光轴承载能力好。将轴承装上多唇式密封挡圈后，使用专用冲压设备将轴承多唇式密封挡圈和轴承座过盈配合在一起，形成一个具有整体结构的部件。从而达到了更好地提高轴承座的刚度与刚性。2.5.2减少托辊轴零件数量，提高整体可靠性。7在机械领域有一个共识，那就是在同类型产品中间，构成产品的零部件越少，产品的稳定性越高越不容易出故障。而且零件量越大，加工工序越多必然会影响整体出错概率。目前国内采用的大多数为迷宫式防尘结构，一个成品托辊零部件高达20左右件，相比多唇式密封制造和装配工序繁杂冗长。托辊成品合格率很难在上一层楼。在我们所设计的结构中托辊制造采用加工单元专用生产线，事先已经将轴承、多唇式密封圈冲压在一起成为一体结构。加工过程简洁，合格率高。在考虑成本情况下加强制造精度，保证托辊质量提高托辊成品质量的第一条途经需要提高零件的加工精度。保证输送带要求的良好平稳运行。减小旋转阻力，提高使用年限。标准件方面需要保证托辊轴棒料轴承座多唇式密封件达到较高的位置公差和形状公差。所以，托辊轴、轴承座、轴封及管体必须达到以下要1.求具有较高的形状和位置公差，2保证托辊的装配精度，3同时要保证轴承的质量和润滑脂的质量。特别是托辊的径向跳动量的增加将直接加大托辊所承受的动载荷，严重制约托辊的高速运行的能力。2.5.3改善轴封性能，解决托辊密封问题在实际工作中，对于托辊能正常使用多长时间，影响最大的因素就是轴承能否良好的工作以及轴承的质量。所以，轴承的工作状态一定要在密封环境下完成，不能受外界物质进入影响。托辊在实际运行时发热，由于热胀冷缩会产生内外气压差。这种情况主要是由于密封质量不好原因造成的，加上托辊工作环境比较恶劣（水、气等进入）。随时间的推移和托辊的停停转转，会在托辊内部大量集聚这些有害物质，恶性循环，加速密封的破坏，最终导致轴承工作环境恶化，使内部零件生锈腐蚀。使用年限大大降低，造成经济损失。而且托辊旋转速度越高，呼吸现象越明显。设计的这种“迷宫式“密封，最大亮点就是针对呼吸现象设计出的使空气特别难进入的通道。但是其实这样，也不敢保证一点空气也不能进入。在润滑密封良好情况下也会随时间在呼吸作用下慢慢失效。多唇式结构最大的优点就是不同于传统密封，是一种新的全部密封结构，这样托辊就不能因为热胀冷缩而内外联通。不仅这样，主要存在间隙的部分如轴承座与托辊杆连接处和挡圈的空隙也都加强工艺处理控制在比较小的范围内，也对外界物质起到一定阻隔作用。而且，在托辊制造完成以后，还要做磨合处理（无尘环境），目8的是为了使润滑脂在托辊旋转下能充分填充到包括轴承和与轴承配合的其他部件。从而可以较好地解决由于托辊呼吸带来的许多问题。不过这种结构制造相对复杂，多唇式密封对加工精度与装配精度要求相对高一些。2.5.4提高托辊加工工艺可靠性的有效措施托辊杆的加工工艺技术虽然相对简单，不过最重要的是能保证在大批量生产的前提下保证产品质量和产品的合格率。我们要针对托辊杆加工方案进行在优化，优化主要针对加工工艺、加工设备以及产品改进。保证产品在成本一定情况下，能将加工合格率和产品质量提高。1、减少加工工序，降低累计误差在机械加工领域，像托辊的加工特点是：加工精度要求不高，外形尺寸单位（mm），目前国大多数传送带普遍带速不高，载重小，因为承载不是特别大，对结构要求也不大，正因为如此托辊整体生产技术要求低，对产品质量好坏要求不高，有时工人会拿劣质或出了问题托辊临时替换坏损的托辊。针对于此，考虑成本，托辊生产线不制造轴承、轴承座、密封件等零件，只在生产线上完成装配，并保证装配质量就可以了。轴承这些标准件在专门生产标准件的厂家采购；托辊生产线完成轴承和轴承座的组装，完成和托辊管的焊接。2、选用直接组装定位基准，减少中间过程误差通常的托辊在加工单元上装配都采用多个零件次序组装，逐级定位的装配方式。这种装配定维最大弊端会使每次的误差都会遗传到下个一装配，到最后导致装配精度达不到要求。们我有了对托辊生产单元的改进方向，要做到针对托辊原有的定位夹紧做出重新设计，针对图二这种托辊结构进行加工，用托辊杆两处靠近端面位置的外圆进行定位夹紧，一次性焊接轴承座和托辊管。如图四所示夹紧方式。这种一次性装夹和原来装配方式相比从源头上减少了误差，但是，要保证托辊杆和工装夹具的精度。9图2.5.4托辊装配图那么托辊的制造精度就有了基本的保证。直接对装配对象进行定位方法，过滤掉了传统的中间拆卸在定位产生的误差，使精度有保证。图中所示：1托辊管定位基准环，2深沟球轴承及基座，3托辊杆，4托辊管，5托辊杆外圆定位压盘，6主轴。3、托辊加工生产制造要以快捷、质量稳定、成本减少为最终目的。就要提高加工单元的自动化程度，尽量减少人工参与。这里的托辊加工生产单元可生产多种托辊型号，按MT821-2004质检标准，托辊成品合格率达99.2%以上。瑶瑶领先机械加工工艺。3托辊加工单元及生产工艺3.1行业背景针对现在煤炭行业的高产量、高效率、高难度开采。导致对现在矿井传送运输设备随着现代化矿井建设需要越来越高。不管是煤矿行业还是其他行业对传送带的要求方向都朝着载重大、传输距离远、功率小、使用年限长等目标努力。我们要想达到这些要求（告诉低阻、重载节能、经久耐用），其中对托辊加工的改进和加强是最具有研究前景的一个研究方向。国家相关技术部门对此高度关注，并且对托辊的技术要求（使用年限、制造公差、运转阻力、托辊杆径向跳动等）重要技术指标都规定了具体要求。托辊是传送带上用量最大，作用最重要的组成部分。自从改革开放以来，国内的传送带主要大的生产厂家陆陆续续引进学习发达国家的制造工艺技术，购买专用托辊生设备，大刀破斧式对托辊生产进行大力改进研发，取得进展显著。但是，根据中国国情，国内煤炭设备制造行业市场存在大量中小微型民营企业，没有资本效仿大集团直接从国外采购成熟的生产工艺，生产设备。还采用最传统普通10的机床人工加工，自动化水平低，生产力低下，托辊成品质量参差不齐。导致在自由市场经济竞争中取得不利地位。所以，对原有的生产线，加工工艺的改造迫在眉睫。我们新的加工单元采用微机集成控制技术，也针对新的加工单元做了针对性工艺设计。目前投产的加工单元生产质量优良。所生产出的托辊经过检验，各项质量指标均高于国标1和部标2的质量标准要求。而且产量提高，质量优，所占市场份额越来越大。3.2原托辊生产存在的问题托辊加工设备普遍采用传统机床的“车铣刨磨”加工质量和人为因素关系较大。技术落后，加工设备陈旧，工人劳动负担大。而且托辊质量良莠不齐。旋转阻力大，径向轴向跳动大。使用过程之中振动大，容易失效。3.3改造方案及托辊加工单元工艺技术分析，加工单元核心部分是托滚轴生产线，托辊管生产线，装配单元及焊接环节，保证各个环节加工质量。(1)加工所有工件中托辊杆加工质量要求最为严格。与深沟球轴承装配位置，尺寸公差要求为IT7；轴承配合以外除托辊杆同轴度要求0.035mm；轴承配合处以外表面粗糙度Ra1.6m；托辊杆上对于卡簧槽轴向距两端距离和对称度也有较高要求，基本尺寸为325mm时公差带宽度0.091mm。若用传统“掉头车”的方法此公差演变成“组成环”，不仅给其它工序增加了难度，且难以达到精度要求，我们采用两端同时车削加工，从加工源头上改进技术措施，保证了卡簧槽的精度。(2)托辊管毛坯采用钢管为薄壁圆钢管，夹具在对它定位夹紧时易产生大的夹紧力在端口处变形，而发生形变的托辊管很难复原。而且有些形变是肉眼无法观察到的。这就为后续装配精度的保证造成了困难。(3)生产线不参与托辊管的直接生产，托辊管加工单元只对托辊管进行切割。采购的的钢管内径开档尺寸精度对后续轴承座焊接的焊接质量有较大的影响。还影响托辊装配后的轴向窜动量，以上这些关键组成量都作为检测托辊质量的重要因素。焊11丝焊接完成后，焊接的质量影响托辊管内两个轴承座轴向开档尺寸精度和装配完成后托辊杆的径向跳动以及旋转阻力的加大。还有，国内不同厂家提供的加工原材料如托辊管的原材料无缝钢管，这些无缝钢管的规格标准如管壁厚度，切面圆度，圆柱度，同心度，这些指标的要求也影响托辊加工质量和精度。3.4主要技术措施（1）直接对原有加工设备进行改造。原有普通车床不能达到要求，采用经济型半开环数控机床。加工的伺服系统有步进电机带动。改造原理如图五所示。图3.4.1数控改造原理经改造后的两台车床径向加工精度可稳定达到IT7级；轴向切削定位精度为0.03mm。（2）针对托滚杆加工定位设计轴向能自动准确限位的梅花顶尖。解决托辊轴双顶尖定位时轴向定位受中心孔大小影响的问题，并可从轴端传递车削动力，使托辊轴在数控车床上一次装夹完成两端轴颈的精加工，消除了同轴度误差；（3）利用数控装置的轴向定位精度，一次装夹中车出两卡簧槽，解决了由于掉头加工难以保证两卡簧槽开档尺寸精度问题。12（4）研制新型托辊辊皮镗孔专机。针对薄壁圆筒受力易变形的特点，采用圆弧形钳口来增加夹紧接触面积。理论上，两圆弧定位夹紧钢管时是线接触，若两边圆弧均固定安装，存在“过定位”问题。在这里，根据简单实用的原则，巧妙地利用薄壁钢管的微变形达到阻止其进一步变形的目的。经反复研究实践，行之有效的做法是：在机床、夹具装配完毕后，由机床自己完成夹具钳口圆弧的最终镗削加工，保证了钳口夹持钢管时不“蹩劲”；再者要求钳口尺寸比钢管公称尺寸直径大0.5mm左右，这样，钢管在被夹紧时只要有微小的变形就能充满钳口，使接触面积增大，摩擦力增加，从而减少所需夹紧力，而且能有效阻止钢管的进一步变形。当然，对不同直径钢管须变换相应钳口，但托辊直径系列变化品种不多，且每一种每次的加工批量相对较大，故对托辊加工效率影响很小。（5）夹具钳口采用左右对开的自动定心机构，液压油缸驱动。解决了由于钢管原材料外径尺寸误差较大而导致辊皮轴承孔与外圆偏心严重、托辊径跳超差的问题。（6）采用自行研制的机床微机控制系统对机床进给和夹具的上下工件、定位夹紧等辅助动作进行自动控制，提高机床的加工精度的加工效率。技改后托辊生产工艺流程如图六所示。图3.4.2托辊生产流程133.5托辊生产线技术改造后，达到了如下目标：(1）达到DT90系列产品托辊产品加工的技术精度要求，产品经国家起重运输机械质量监督检测中心和国家采煤机械质量监督检测中心的检验，保障了各项指标达到行业标准。GB1069699传送带技术条件、ZBD9370880煤矿井下用带式传送带托辊技术条件的要求，儿且其中的有些指标领先于国标和行业标准。(2）和原有加工相比较有了革命想提高，达到年产量12万件（原车间生产能力为年产3万件）加工能力，并且极大的降低了生产加工经济成本。(3）极大改进了生产线加工单元的自动化程度，解放了车间工人的劳动强度。4皮带机托辊杆的加工4.1托辊杆的流程皮带机是煤炭行业的重要设备，皮带机中的托辊轴加工工艺比较简单，它的外形如图7图4.1托辊杆零件图托辊轴标准直径一般为2030mm，长短为2001200mm，但是由于批量大，一台皮带机中长短托辊轴大约需要1300件，为了提高功效，保证质量，我们设计了一套完整的加工方法。144.1.1首先是棒料切断棒料经航吊由货架起吊放入传送带指定位置，经传送带送入锯齿切段机床，采用双锯齿同时切断，保证长度误差在可控范围内。加工过程如图所示图4.1.1棒料切断4.1.2钻中心孔棒料切断后经机械手夹持送往下一道工序，梅花顶尖钻中心孔，机械手将棒料夹持送往工作台，工作台采用V型块自动定心，保障后续加工精度。定位夹紧后双顶尖同时工作，钻取深度为5mm的中心孔，此中心孔不参加实际工作，只是为后续车和卡簧槽和倒角做定位和夹紧用，加工过程如下图。15图4.1.2梅花顶尖钻中心孔4.1.3车卡簧槽及倒角双顶尖钻中心孔工序完成后，由工人抽查合格率，误差超过3%需重新调整。经检测合格后由机械手送往下一道工序，加工卡簧槽和倒角，采用双顶尖定位夹紧后带动工件旋转，两端刀具同时向内侧走刀，一次性加工完成。加工程序如下O0010N10G50X400.0Z200.0;N20T0101M04S630M08;N30G00X15.0Z160.0;N40G01X20.0Z148.0;N50U0,0W29.0;N60GOOU5,0W0.0;N70G01X19.0W0.0;N80G04U6.0W0.0;N90G00X400.0Z200.0T0300;N100M30;16图4.1.3卡簧槽倒角的加工4.1.4铣槽传统的加工方法是将托辊轴半成品装夹一端，铣刀铣另一端。由于加工批量大，加工效率不高。通过改进，采用四把铣刀同时铣槽，加工效率大大增加。通过机械手将工件夹持位置（V型块自动定心工作台）夹紧后两端平头铣刀同时由上至下走刀，一次性加工完成。加工过程如图所示17图4.1.4铣槽两端槽加工完成后，托辊杆完成，送往下一道工序与托辊管、轴承座、轴承、密封件装配到一起后，经过涂装、检验合格后便可出厂。4.2托辊加工单元概述托辊数控自动化生产线是生产托辊的加工单元。托辊生产加工单元实现了从原材料到数控加工、喷涂烘干、数控压装、在线检测、产成品装箱的全过程自动化，是目前业内自动化程度最高的生产线；班用工4人，班产量1200标准支，3班制时，年产量为120万支，产量是现有普通设备的8倍，效率是15倍；1条生产线内，包括4台加工托辊管、托辊杆的数控自动化加工单元，1条自动化喷涂烘干线，2台五自由度机械手，5项中心控制机房、西门子S7-300主站等电气工程，16项辅助设备。生产线具有现场操控和远方操控功能。远程操控能完成控制、监视、监测、编程、生产统计等人机对话功能。4.2.1主要技术特点托辊数控自动化生产加工单元自动化程度高、生产效率高、产量高、操作及调试方便，质量可靠，生产简短、整线操作人员少，劳动强度不高，节能环保，是目前国内先进的托辊生产线和托辊设备，具有以下创新点：(1)提高了制造精度。生产线的生产工艺有针对托辊杆的创新：（1）托辊杆加工单元引进CNC技术，生产出的成品托辊杆公差达到0.02;（2）引进了CNC定位技术，使托辊管和托辊杆的轴向开档对称度精度大为提高，精度高于国家规定标准；（3）针对托辊管圆度人工检测较为繁琐，加工单元添设了圆度自动监测装置。托辊管管壁径向跳动量降低到了0.15，同国家要求提升了3-5倍。(2)托辊杆承座与托辊管装配选用旋压法代替焊接法（专利）功率低，排量小，工艺先进。(3)托辊管半自动立式内壁喷砂机选取非常规的机构和方法解决了定尺6m以上钢管内壁喷砂技术，为钢管内壁喷涂打好了基础（专利）。18(4)托辊管皮半自动卧式内壁瞬间固化喷涂机，采用特殊的机构和方法解决了钢管内壁喷涂技术（专利），有效解决了钢管内壁防腐、内壁粉尘与轴承腔的内呼吸污染轴承润滑脂，增加了托辊的使用年限。(5)托辊管数控加工中心的主要技术特点：(1)3工位4点式平移机械手。(2)辊皮镗孔采用多刃式成型镗孔刀（专利），(3)用旋压工艺将轴承座与管子铆压连接在一起的技术（专利），(4)多刀式辊皮表面同心校圆加工工艺(6)旋转式双头6工位托辊轴数控加工中心把现有系列各种形式的托辊轴，包括打磨毛刺一次加工完成，实现了托辊轴加工的数控及自动化。(7)效率高，质量好，显著的经济效益。由于提高效率，提高质量，而目前使用传统加工设备滚筒产品，该公司的产品，测试分析相比其他厂商，每个辊可降低生产成本5元的高品质的优质改良每次只能增加后，超过10元。如果年产量达等厂家每条生产线每年110万闲人能力，可能会增加1650万元的经济效益;经济效益显着。(8)自动化辊皮涂装线，采用自动喷涂工艺，降低了劳动强度，提高了功效，提高了外表美观度，冷却时的热量又转为采暖及生活用热水，节约了能源。辊皮表面喷塑由5自由度机械手，配合悬挂输送链，完成辊皮的自动上下线；悬挂输送链上设有自夹紧式专用吊具（专利）。(9)自动穿轴装配机，采用自动穿轴方法（专利）代替手工穿轴，长径比i=0.0022，【计算公式：i=(D-d)/L，D为孔径mm,d为轴径mm，L为轴长mm】据调查，此方法是行业首创，节约人工、提高功效8倍，实现了自动化。(10)双头旋转式6工位数控托辊压装中心，采用双头旋转式6工位数控压装机构，巧妙的解决了压装内外密封、轴承和注油，特别是解决了难以自动压装的轴用弹性挡圈。(11)生产线计算机集中控制特点：采用性价比较高的西门子S7-300PLC为主站、台达PLC为从站，采用PROTIBUS总线、MPI协议、服务器、数据采集卡及西门子组态软件和以太网等先进的计算机管理技术，使整托辊数控自动化生产线运行管理变得更为方便和直观。4.2托辊杆加工单元的组成19生产线主要由系统集成软件及设施、2台托辊管加工中心、1台托辊杆加工单元、1台托辊压装中心、1条自动化涂装线组成，辅助设施有2台5自由度机械手、3条输送线、1台去毛刺机、1台在线检测机、料槽及成品箱组成。详见布置图：图4.2托辊数控自动化生产线布置图(1)托辊管加工中心托辊管加工中心是由：无缝钢管毛坯储存架、锯齿切断机床、双端面成型刀镗孔部件、自动排屑机、旋压部件、辊皮调圆部件、三点式机械手部件、电气部件、气动部件、液压部件，共十大部件组合而成。自动控制主要由：PLC、触摸屏、数控伺服和系统软件构成。辊皮的生产周期1分钟，一个周期内，系统软件运行9000步。托辊管加工中心的运动导轨采用先进的滚动直线导轨，提高加工中心的精度和寿命。为了进一步保证加工中心的精度，加工中心的位置传动机构由：闭环控制的伺服电机带动高精度的滚珠丝杠完成触摸屏设定的位置。实现了四工位自动联动加工。托辊管加工中心将目前托辊管加工的三个独立工序及设备集约为一个中心，实现了上料和托辊管流转环节的自动化，完成了切管、镗孔、把轴承座旋压到管体、辊皮调圆除锈。班产能500支。操作人员由原来的3人以上，减少到了1人，由半机械化实现了全自动化，降低了人工费，提高了生产效率。更主要的优点是把产品的质量控制，由操作人员的技能掌控，转化成了由设备及程序来保障，提高了产品的优质率。在此基础上，增加了辊皮除锈校圆环节，使托辊圆径向跳动量降到了0.15，比国家标准提高了3-5倍。20(2)托辊轴加工中心托辊轴加工中心实现了托辊轴加工的数控及自动化。目前国内托辊轴的加工是由4台独立设备加工，分别由4人操控，班产量250支左右，效率低下，加工精度低。本加工中心由1人操控或远程电脑操控，每分钟可生产2支以上成品轴，班产量1000支，产能是常规设备的4倍左右，生产效率是16倍左右。托辊轴加工中心采用数控技术，生产出的成品轴精度为0.02。由于加工精度高，批量一致性高，为设计和制造高速大运量带式输送机，提供了托辊轴加工装备。托辊轴加工中心较常规生产法，增加了毛刺自动打磨环节，避免了托辊装配时将毛刺带入轴承内，提高了托辊质量。(3)托辊压装中心托辊压装中心由3部分组成：料仓、辊皮和托辊轴穿合部、轴承密封等7工位压装部。产能：1分钟产出2支以上成品托辊，班产量1000支。轴承，密封等配件，均实现自动喂料；工件在各工位之间的流转，由平移机械手转运。托辊数控自动化生产线由33台/套设备和软件组成，设备装机容量345.1kW,见表，托辊数控自动化生产线配置表功率（kw）备注序号设备名称型号规格数量单位单机总量1托辊辊皮加工中心UX0012台22.545专利4项2托辊轴加工中心UX1011台7878旋转式自动六工位（专利3项）3托辊压装中心UX2011台1616双头旋转式自动六工位（专利2项）4自动穿轴装配机UX201-11台88专利1项5五自由度机械手（中型）GDJXS-1.5-10A2台510公司制造2161号辊皮输送机300X60001台33公司制造72号辊皮输送机300X50001台1.51.5公司制造83号托辊输送机300X40001台1.51.5公司制造94号托辊输送机800X60001台33公司制造10自动喷塑机GDJXS2-05-01A1套5.55.5外购11塑粉回收机FVB-KL1套5.55.5外购12吊挂式输送链加热隧道炉GDXT300X50MA1套9090专利2项13吊挂式输送链辊皮冷却隧道GDXT300X30MA1套7.57.5专利2项14热交换器GDRFJH15001套0外购15在线自动托辊检测机ZJC-011台331台16托辊成品箱DB-011台001台17托辊成型镗孔刀刃磨机MG6065B1台0.550.55外购18旋压成型模具专用磨床GDMGA1台331台19SW-2.5/8空气压缩机L=2.5M3P=0.8Mpa1台2222外购20储气罐5M3/1.0Mpa1台0外购21托辊辊皮半自动立式内壁喷砂机GDBLPSL=18M1套1515专利2项22托辊辊皮半自动卧式内壁瞬间GDBWPGSL=18M1套1212专利2项22固化喷塑机23中心控制机房3M*4M*2M1套0外协24计算机、服务器、数据采集等机房设备1套55外购25西门子S7-300主站S7-3001套22外购26西门子组态软件Wince6套0外购27其它辅助设施1套88外协小计33台/套345.14.3工艺过程4.3.1托辊辊皮毛坯前处理：（1）托辊辊皮半自动立式内壁喷砂机。（2）托辊辊皮半自动卧式内壁瞬间固化喷涂机。4.3.2号托辊管自动加工中心：（1）托辊管毛坯储料架。（2）托辊管伺服电机定尺送料。（3）托辊管定尺切断。（4）托辊管两端镗孔。（5）托辊管内孔吹削。23（6）两端旋压轴承座及左右轴承座自动上料仓。（7）多刀加工辊皮外径。（8）四点式三工位平移机械手送至1号辊皮输送机。4.2.3托辊管自动涂装线：（1）1号托辊管输送机。（2）托辊管数量缓存。（3）1号五自由度机械手送托辊到喷涂机及自动装卡。（4）自动喷涂及回收。（5）吊挂式输送链加热隧道炉：1）电子温度控制、2）电加热系统或其它方式加热。