1、高速高精数控镜面车床的研发可行性研究报告高速高精数控镜面车床的研发可行性研究报告word文档可编辑目 录一、选题的必要性21、项目所处技术领域产业政策32、项目所处技术领域技术发展现状43、项目技术先进性，对相关领域技术进步的推动作用54、项目目前进展情况6二、技术方案论述71、项目技术关键点或创新点论述，项目完成时达到的技术水平72、项目技术方案论述：生产技术、工艺流程、主要技术参数83、项目技术质量指标：项目产品达到的主要技术性能指标、执行的质量标准、通过的国家相关行业许可认证等114、分阶段描述项目执行过程中各阶段目标115、项目经费预算情况：项目投资总额、项目已完成投资、项目须新增投资
2、及投资构成和投资预算、申请科技三项经费的使用预算11三、项目实施支撑条件131、项目技术来源132、项目实验、检测条件133、项目申请单位人才资源情况：技术人员总数、中高级技术人员比例134、项目组人员专业结构、职称结构135、项目新增投资筹集情况14四、项目预期经济效益141、预期市场需求142、预期盈利水平153、预期产业化前景154、项目实施风险分析15五、项目预计社会效益、环境效益161、对社会发展的作用162、对资源利用情况163、对人才培养情况164、环境影响及效益16一、 选题的必要性1983年，日本东芝公司向前苏联出口了先进的加工中心，用于潜艇的螺旋推进器的加工，大幅降低了潜艇
3、的噪音，美国人因此很难对苏联的潜艇进行跟踪，东芝公司因违反所谓的“巴统协议”受到处罚，这就是“东芝事件”。这个事件很有力地说明了在各领域中先进制造技术装备的极端重要性。CNC数控车床是数控机床这类先进制造技术装备中使用最普遍数控产品，它集光、机、电、液一体化，通过编程自动实现零件的外圆、内孔、端面、台阶、切槽、倒角、球面、螺纹、锥度等加工，广泛应用汽车、摩托车、纺织、电器、仪器、仪表、航空和航天工业领域。我国数控技术和数控车床已经较为普及，是数控机床消费大国，但与国外相比，我国目前生产的数控机床水平低、结构落后、创新不够、可靠性较低，因此竞争力不强，不是数控机床强国。而如今，效率和质量已是先进
4、制造技术的主体，它能极大地提高了生产效率和产品质量，日本先端技术研究会将高速、高精加工技术列为“五大”现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）也将高速、高精加工技术确定为21世纪的中心研究方向之一。举例来说，在汽车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，多品种、高效和高精加工是制造装备必须解决的重点问题，因此，需要使用高速、高精数控机床；而在摩托车、纺织、电器、仪器、仪表、航空和航天工业领域，很多关键的轴、盘类零件和接插件为钢件或铜等有色金属材料，硬度要求不高（或者很高），但精度要求高，不能采用磨削，只有通过高速、高精切削，实现镜面车削才能满足要求，需要高速、高精数控机床，也就是高
5、速高精数控镜面车床。但是，对我们这个还不是数控机床强国的国家来说，目前还没高速高精数控车床能够满足上述加工要求，还依赖于大量进口，进口价格均在7080万元/台，价格昂贵，企业很难承受。我们通过大量的市场调研，发现汽车、摩托车、纺织、电器、10003、项目技术先进性，对相关领域技术进步的推动作用本项目产品“高速高精数控镜面车床”的研发，在技术上可以达到国内领先水平，预计售价2530万，因此价格上不到进口产品的的三分之一，具有很高的价格性能比。通过达到以车代磨的镜面加工，可以极大地满足汽车、摩托车、纺织、电器、仪器、仪表、航空和航天等工业领域关键的轴、盘类零件、接插件和有色金属材料制件等加工的迫切
6、需要，提高加工精度和加工效率，使这些领域的高科技产品在技术上可行，在质量上可靠，因此，对这些领域的技术进步起到一定的直接推动作用。同时，项目的开发也更进一步地锻炼了我们的开发队伍，使产学研合作更加紧密和深入。4、项目目前进展情况本项目由华东交通大学现代制造技术研究所与我公司联合开发，已经组成了由华东交通大学现代制造技术研究所总工程师刘乐平副教授和我公司总经理张蓓青任组长的具有很强实力的开发小组，小组成员已经进行了广泛的调研，为稳妥起见，我们先行开发在国内具有先进水平的GSCK200高速精密数控车床，主轴转速最高为4000rpm，瞬时可达4500 rpm，加工后工件表面粗糙度为1.6，加工精度为
7、IT5，除线性导轨和变频调速装置准备采用台湾的外，其它数控功能部件全部采用国内配套，数控系统采用国内应用比较广泛的KND系统，而且采用了其最新产品KND-1000T车床数控系统，目前，设计图纸已经完成，正在投产，下面是该车床的总图：GSCK200高速精密数控车床将为本项目“高速高精数控镜面车床”奠定基础，在GSCK200高速精密数控车床开发之初，我们真正瞄准的目标是本项目“高速高精数控镜面车床”，因此，在基础件如床身的设计考虑了最新结构45斜导轨；数控十字移动刀架也考虑了高速高精数控车床所需要的高精度和高刚性；主轴箱部分除了在主轴上采用了高刚性结构外，缩短了主轴支承长度，以利于主轴和主轴箱加工
8、时的精度保证，同时，正在采用现代设计手段在GSCK200高速精密数控车床的基础上对本项目“高速高精数控镜面车床”进行虚拟样机设计，进行高速高精时的刚性和关键部件的动态特性分析，避免设计失误。二、技术方案论述1、项目技术关键点或创新点论述，项目完成时达到的技术水平1）本项目的技术关键点和创新点如下：主轴高速的结构设计：本项目采用非电主轴结构以降低产品成本，而主轴转速要达到6000rpm，显然主轴高速的结构设计是关键。因此，我们在确定主轴结构上下功夫。目前，国内外车床的主轴结构形式多种多样，我国车床权威单位收集、出版的车床主轴结构中介绍了88例日本、德国、俄罗斯和美国等世界各国的车床主轴结构，我们
9、吸收他们的优点，在主轴高刚性结构、平衡方法、轴承选型、轴承定位、轴承润滑和冷却液防护等结构设计上下功夫，并采取缩短主轴支承距离以提高主轴和主轴箱体加工精度等办法，达到提高主轴转速及精度，从而达到高速高精的设计要求。高精度、高刚性的结构分析：高精度除了要选用高精密的数控配套件外，还在于各部件和整机的高刚性设计，这是高精度的实现和稳定的关键之一。本项目由于有了GSCK200高速精密数控车床开发的基础，因此，可以通过对本项目“高速高精数控镜面车床”进行虚拟样机设计，进行高速高精时的高刚性和关键部件的动态特性分析，找出薄弱环节，在设计时就把薄弱环节解决掉，保证各部件和整机的高刚性设计，从而保证高精度的
10、实现和稳定。整机在高速下的振动、发热和寿命问题：高速下容易产生的另一些问题就是振动、运动摩擦副发热导致寿命缩短的问题。近年来，国内外在机床动态设计、理论、建模与应用领域的研究非常活跃。如北京机床研究所的赵宏林等基于有限元法自行开发了一套机床整机特性分析软件，通过建模、优化与仿真计算，实现了在图纸设计阶段预测其整机静动态及热态综合特性的目的。此外，Lowa州立大学的J M Vance与ISU研究中心的TPYeh等应用虚拟现实技术进行了机床结构的形状优化设计，Michigan大学的T Jiang和M Chvedast在应用有限元法和动态分析的基础上，利用数学模型来模拟机床结构的联接形式，建立了机床
11、整机的动力学模型，并对机床结合面联接件的位置与数量进行了拓扑优化设计。因此，本项目借助机床结构动态设计这种现代设计方法，可以有效地改善和提高机床的动力学性能。2）本项目是自主创新，具有自主知识产权，研制成功和实现产业化，将以较高的性价比填补国内市场空白，达到国内领先水平。2、项目技术方案论述：生产技术、工艺流程、主要技术参数1）生产技术本项目生产技术主要体现在以下几个方面：首先，本项目技术来源于产学研，是我公司和华东交通大学继GSCK200高速精密数控车床开发后的又一高科技项目，是上一个合作项目的延伸和深化。华东交通大学现代制造技术研究所的技术人员是本项目技术上的后盾，他们接触的是技术的前沿，
12、可以及时地应用最新的技术和手段来解决项目中的关键问题。项目由华东交通大学现代制造技术研究所总工程师刘乐平副教授主持，主持人曾经长期从事数控产品和机电一体化产品的开发研究，曾经获得江西省科技进步一等奖、国家机械工业局科技进步三等奖、多项国家级新产品奖、江西省优秀新产品一等奖和二等奖、上海铁路局科技进步二等奖和国家实用新型专利等奖励和成果，主持和参与过近40余项大型电一体化设备的开发，产值逾三千万。因此，依托高校来完成本项目比单纯靠我公司自身要凸现出极大的优势。同时，我公司本身也汇聚着以江西第五机床有限责任公司原数控分厂为主的一批数控车床的工程技术人员和技术工人，如张蓓青总经理本人就是数控机床方面
13、的专家，这为项目产品的生产管理、生产工艺、加工装配和总装调试提供了切实的保证。第二，本项目产品的生产需要执行严格的工艺，这些工艺靠精密加工设备和精密检测仪器来保证。由于是和华东交通大学合作开发，本项目所需要加工中心、坐标镗床、三座标测量机、动平衡试验机和激光干涉仪等用量较少但又投资巨大的精密加工设备和精密检测仪器在华东交通大学现代制造技术研究所都具备，我公司本身已经拥有龙门刨床等一些大小型半精密加工设备，同时，为实施GSCK200高速精密数控车床和本项目“高速高精数控镜面车床”，公司准备购买圆度仪、数控导轨磨床、立式数控铣床、高精度外圆磨床等用量较大的精密加工设备和检测仪器，剩下用量极少的大型
14、高精密设备可以采取委外合作的方式解决，因此，从加工设备上作了充分的保证。另外，本项目是高技术集成的产品，数控系统主机可以外购，精密直线导轨、精密滚珠丝杠、精密高速轴承等也都采用外购，但总成若没有严格规范的装配工艺，即使有精密的零部件，也不会得到精密的机床，因此，为本项目产品的装配，还要自行设计或购买一些工装，做到精密装配规范化，装配精度和质量不会因人而异，为产品质量和质量的稳定性提供保障。第三，某市国有工业资产经营管理有限公司和本公司领导对本项目非常重视。从GSCK200高速精密数控车床的开发到本项目的调研和申报，市国有工业资产经营管理有限公司多次召集有关专家进行论证，并就本项目对我公司进行增
15、资扩股投入、划拨厂房和聘请技术顾问，从资金、生产场地和人才上给予我公司极大的扶持，这也是本项目成功实施的重要保证。公司虽然刚刚组建成立，但公司成立以来一直非常重视技术和生产装备，准备每年按销售5%以上提取作为研发经费，确保公司不断有高技术含量的产品投放市场。公司主要领导均具有中级以上技术职称，领导班子知识结构合理，年龄以中青年为主，具有很强的专业知识及管理能力。企业积极引进技术人才，重视人才建设，公司定期对员工进行培训，为不断提高员工的知识层次和技术技能水平提供了扎实的基础保障，吸纳并组建了一支精湛技艺的生产制造队伍。公司将以本项目为契机，投入大量资金确保急需精密设备的购买，确保本项目的顺利实
16、施。公司目前生产技术水平与我们的目标存在一定的差距，我们将从以下几个方面来作工作：一是对现有装备进行技术改造，增添当前急需的先进加工设备，保证关键零部件的质量和可靠性，以达到整机精度要求；二是引进先进生产工艺，用工艺工装保证产品质量；三是增添急需的先进检测设备仪器，完善质量管理体系，抓住源头，控制过程；四是进一步引进技术和管理人才。由此将使我公司的技术水平、技术装备、管理水平、创新能力达到国内一流，紧跟国际先进水平，确保本项目顺利完成。2）工艺流程（技术路线）本项目的工艺流程即技术路线如下： 广泛调研，了解高速数控车床需要面对的准确加工对象范围和精度范围，吸收国外同类产品的经验和教训； 分析市
17、场和工艺要求，拟定各项关键技术的设计实现方案。 进行试验，确定结构方案并进行具体设计。 试制样机。3）主要技术参数 主轴转速：6000rpm 加工精度：IT5 粗糙度：Ra0.83、项目技术质量指标：项目产品达到的主要技术性能指标、执行的质量标准、通过的国家相关行业许可认证等本项目产品要达到的主要性能指标为： 主轴转速：6000rpm 加工精度：IT5 粗糙度：Ra0.8本项目产品执行的质量标准产品质量除了需要符合普通数控机床国家标准JB/T8324.1-96数控车床 精度、JB/T8324.2-96数控卧式车床 技术条件、JB/T8326.1-96数控仪表卧式车床 精度和JB/T8326.2
18、-96数控仪表卧式车床 技术条件等中的基本条款的要求外，还要符合本公司参照国际同类档次高速高精密数控车床相关技术要求制定的高速精密数控镜面车床的验收标准。4、分阶段描述项目执行过程中各阶段目标1) 2007年1月2007年3月：调研、拟定和论证方案、筹集研发经费、买仪器设备、实验；2) 2007年4月2007年9月：确定研发项目的关键技术及解决的技术途径，设计、零部件生产和外购件采购；3) 2007年10月2007年11月：土建、总装、调试；4) 2007年12月：检测、鉴定。5、项目经费预算情况：项目投资总额、项目已完成投资、项目须新增投资及投资构成和投资预算、申请科技三项经费的使用预算项目
19、投资与资金筹措表（单位：万元）序号项 目金 额1投资总额175固定资产投资110流动资金652资金筹措自筹资金154其中：已完成投资100新增投资54申请科技三项经费21借（贷）款0项目拟购设备清单序号设备名称规格型号单 位数量单价 (万元)金额 (万元)1圆度仪台1992数控导轨磨床台161613立式数控铣床YF-XK714台120204高精度外圆磨床台12020申请科技三项经费使用预算表序号名 称单位数量金额(万元)使用时间1开发费项目开发人员费1原材料动力费2检测费1.5调研费1查新费0.1技术咨询费0.4转让、合作费72设备费申请三项经费资助设备43试制费人员费2原材料动力费0.5检测
20、费0.54鉴定验收费1三、项目实施支撑条件1、项目技术来源本项目“高速高精数控镜面车床”来源于产学研合作开发技术，是本公司与华东交通大学现代制造技术研究所继GSCK200高速精密数控车床开发完成后的又一个高技术项目。2、项目实验、检测条件本项目是产学研合作开发，依托于华东交通大学现代制造技术研究所，该校在近几年为科研投入了二千多万的实验设备，如辛辛那提加工中心、三坐标测量机、双面卧式硬支承动平衡试验机、激光干涉仪、激光加工中心、扫描电镜等等高精尖检测实验设备，有力地支持了本项目的研制开发。3、项目申请单位人才资源情况：技术人员总数、中高级技术人员比例项目申请单位某某精密机械有限责任公司共有技术
21、人员 11人，其中中级技术职称4人，高级技术职称3人，占技术人员比例的60以上。4、项目组人员专业结构、职称结构下表是项目组组成人员的详细情况，组成人员8人。从职称方面看，高级职称3人，中级职称3人，初级职称2人；从组员专业结构来看，机电一体化专业1人，机械专业5人，电气控制专业2人。因此，项目组人员结构合理，有利于本项目的研发。姓名性别年龄职务职称学历所学专业现从事 专业所在单位负责 人刘乐平男41副教授/高工本科液压机电一体化华东交通大学张蓓青男44高工本科机制机制某某精密机械有限公司主要参加人员肖乾男29讲师硕士机制CAD/CAM华东交通大学黄代前男58工程师本科机制机制某某精密机械有限
22、公司周新建男43教授博士机制自动控制华东交通大学唐晓红女29讲师硕士机制机制华东交通大学张海男26助教硕士机制CAD/CAM华东交通大学张维松男26助教硕士机制自动控制华东交通大学5、项目新增投资筹集情况 本项目新增投资54万元将在2006年10月底由上级管理部门某市国有工业资产经营管理有限公司以增资扩股的形式注入。四、项目预期经济效益1、预期市场需求本项目实施后有着一系列的优点使得用户乐于接受。其一，由于在一台车床上既可以进行普通车削，又可以进行镜面切削，一台机床相当于两台机床使用，既节省了厂房空间，又降低了购买机床的资本投入；其二，车削效率是磨削的46倍；其三，在镜面车削过程中，不仅可达到Ra0.8的表面粗糙度，还可利用车刀单点切削的特点加工形状复杂的工件，尤其是模具行业，满足不同批量和复杂工件的加工，而磨床只能用成形砂轮进行磨削；第四，可以一次设定完成多项切削工序，节省了工件的搬运和重新装夹的时间，减少工件损伤；第五，刀具库存成本较低。而近
