G996国产化可行性研究报告2.docx

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G996国产化可行性研究报告2

高速五轴立式加工中心G996国产化

可行性研究报告

公司名称：

宜宾普什机床有限责任公司

公司地址：

四川省宜宾市岷江西路150号

2013年02月19日

可行性研究报告

1．总论

1．1项目概况

1．1．1项目名称

高速五轴立式加工中心G996国产化

1．1．2项目的主要内容

1、消化吸收意大利FIDIA公司高速五轴立式加工中心技术，收集同类型机床相关资料及配套厂家样本资料等。

2、选择合适的配套厂家，根据提供的参数尺寸更改相应设计图纸及技术文件。

3、结合公司现状编制机械加工工艺及装配工艺。

4、组织进行样机的生产、装配，达到用户需求。

1．1．3项目产品方案

1、第一阶段：

技术消化及吸收，对该机床的原装结构及技术进行分析，包含机床的结构、机床的各项技术指标、工艺规程，检测技术等进行逐一分析，列出机床的各项关键技术、关键工艺，为实现该机床的各项功能需要准备的各项技术、相关人员等配置。

2、第二阶段：

根据机床配套厂家的情况进行部分零部件优化：

（一）对于关键的零部件，如丝杠、主轴、导轨、数控系统、五轴可倾式旋转工作台等配件；

（二）对于机床的一些非关键设备及辅助零部件，如机床的冷却、排屑、防护罩、润滑、气动、液压等零部件。

考虑采购周期及成本，尽量在国内采购。

由于该机床原配套件全部是进口元件，该类型的设计工作占全部设计工作量的三分之二以上。

3、第三阶段：

生产试制、国产配件试验等，根据现阶段机床行业的生产制造情况以及机床配套产业的情况，基本件的生产制造周期，包含铸件的铸造、热处理、时效、加工、检测入库等过程，同时进行外购件购买，成套等工作，三个月左右完成机床零部件的成套工作。

两个月进行装配工作，系统调试、联机调试等工作争取利用1个半月完成首台机床安装调试，然后作为商品进行销售。

4、第四阶段：

整顿整改，加工工艺及装配工艺完善，达到小批生产。

该阶段的工作包含两项：

（一）生产过程中的设计技术问题，工艺问题进行技术整顿和优化改进设计，从性能指标，配套件情况等方面对机床的结构和配置进行一次系统的优化设计工作，并在设计过程中考虑机床的模块化、标准化、系列化的设计理念，为以后该机床的批量化生产和用户的特定要求设计奠定良好的基础。

（二）对公司厂房、机械加工设备、检测设备等相关配套设施进行设计和整改，达到批量化生产制造的水平。

1．1．4项目周期

本项目从2013年3月至2013年12月，建设周期为9个月。

1．1．5项目总投资

预估，本项目建设总投资500万元，主要用于机床研发、样机制造，公司自筹资金150万元，需申请专项经费350万元。

1．2项目背景

1、国内外相关技术的现状、发展趋势

近年来我国的机械制造业发展迅速，但是受到国外高档精密数控机床生产厂家的诸多制约，一方面国外产品价格高昂，维护、零部件更换等费用高，关键加工技术难以自产；另一方面国外对出口到我国的部份特殊机床加以限制，在设备技术上和数量上制约我国机械制造业的发展。

该产品的研制将推动国内机床制造业的高速发展；解决我国部分机械制造业对高速精密立式加工中心的需求，并降低机床采购成本，为企业赢得了效益。

目前国际上生产此种类型机床的厂家在国外有德马吉（DMG）公司、米克朗（MIKON）公司、菲迪亚（FIDIA）公司，国内有沈阳机床集团公司等。

国外进口同类型五轴立式加工中心销售到中国市场价格约为450万元人民币，其高昂的价格制约了国内机械行业的获利能力，不低的维护费用和零件、备件费用增加了国内客户的负担。

2、项目先进性及产业化前景

G996高速五轴立式加工中心的技术参数能够达到国内同行业先进水平，其主轴转速最高可达24000rpm，进给快移速度可达45m/min，机床响应加速度达1G，配备五轴转台，可以一次装夹完成多个面的精密加工及复杂曲面加工。

G996高速五轴立式加工中心属于桥式立加的类型，旋转工作台安装在床身前端，X、Y、Z三向运动均在床身后端，其运动结构为：

大拖板在床身上前后运动成为Y向运动，十字拖板在大拖板上左右运动成为X向运动，滑枕在十字拖板上上下运动成为Z向运动。

其独特的桥式结构，使得机床具有极高的刚性、很好的动态响应以及工作台很大的承重等优点。

能广泛适应模具、航空工业、通用机械加工等领域所需要的高精度、高速切削要求。

1．3项目意义

产能扩大方面的影响：

本项目的适用范围决定了市场对其的需求以小批量为主，有望成为我公司小批量生产的产品，对我市机械装备产业的发展会产生很大的影响。

技术水平提升方面：

目前我公司ＶＭＣ系列立加产品其主轴转速多为8000～10000rpm，快移进给速度多为15～20m/min，加速度一般为0.5G，而该项目的实行，主轴转速最高可达24000rpm，快移速度可达４５m/min，加速度可达１G，能达到国内先进水平，将带领我市装备制造业提升到一个更高的水平。

产品升级方面：

该产品如变换工作台可以加大加工范围，也可以加固定工作台，增加５轴铣头也能成为五轴联动加工中心，其加工范围同样大。

产业链延伸方面：

本项目形成的规模化生产，将带动我市的铸造业（需要铸造厂家提供配套的底座、托板、滑枕等铸件）、制造业（需要多个机械零件生产厂家提供配套的零件）、包装箱制造业（需要提供配套的木包装箱）、运输业（机床整机的发运，配套外购件的运输到位等）、商业（提供相关配套件如螺钉等五金件的贸易往来）等。

产业链配套完善方面;建立稳定的铸造、制造、包装箱、运输业配套基地，充分利用宜宾市周边地区的机械行业及运输行业的社会资源，在工艺规范、质量控制、供货周期，货款支付等方面建立可控的管理体系。

综上所述，该项目的实施可以提升企业技术水平，扩大企业产能和收益，提高周边相关企业的配套和生产能力。

2．国内外研究现状及发展趋势

2．1国内外研究现状

国外主要竞争对手情况：

现阶段国外生产同类型高速五轴立式加工中心的厂家有以下几家：

其规格型号及参数如下表所示：

厂商

韩国起亚

米克朗MIKRON

米克朗MIKRON

山崎马扎克

机床型号

Hi-560M/5A

UCP600varioRTT

UCP

800varioRTT

VARIAXIS630-5XII

X向行程

100

mm

530mm

800mm

630mm

Y向行程

560mm

450mm

650mm

765mm

Z向行程

450mm

450mm

500mm

600mm

快移速度

40m/min

22m/min

30m/min

52m/min

主轴最高转速

24000rpm

20000rpm

20000rpm

18000rpm

工作台

φ500

φ400

600x600

φ630

国内主要竞争对手情况：

沈阳一机生产的HS664RT五轴联动加工中心，其三向快移速度为40m/min，三向行程分别为600/560/400，主轴最高速度为24000rpm，旋转工作台直径400mm。

2．2未来发展趋势

国内外需求和增长情况：

目前国内国际上在航空航天、模具制造加工行业、医疗器具加工等均需要该系列产品，预计近五年的市场需求量将达到3000台，并每年将有所增长。

通过对中国立式加工中心的市场分析，五轴立式加工中心占立加销售市场的20%左右，而现在国内所应用的五轴立式加工中心大多数进口国外品牌，虽然其精度和速度都能满足市场的需求，但进口机床高昂的市场价格让很多国内用户望而却步。

我公司生产的G996高速五轴立式加工中心，在精度、速度等技术指标方面与国际先进水平相当，具有替代进口的能力，而该产品价格相比进口产品低约25%~50%（根据具体配置而定），且我公司为产品销售配备了及时、系统的售后服务。

3．项目现有的研究及工作基础

3.1五轴立式加工中心G996现有技术基础

G996高速五轴立式加工中心属于技术引进项目，由意大利FIDIA公司生产的多功能高品质机床，其技术的先进性和产品的可靠性在实验和试制阶段已经取得验证，相同类型的五轴加工中心目前国内仅有几家。

该机床采用桥式结构，其本身具有很好的刚性及稳定性，该机床的运动加速度达到了1G，传统机床只有0.2~0.3G，进给速度最大45m/min，适应了目前市场高速加工的发展方向。

1、前期主要工作内容：

引进吸收意大利FIDIA公司G996高速立式加工中心原技术及工艺过程，按照原装零件装配生产全进口样机。

2、项目获得省级以上立项计划和客户合同情况：

已有客户合同情况：

普什模具公司（1台），普什驱动公司（1台）

3.2合作单位及分工

该项目为普什集团重大产品研发和产业化项目，普什集团牵头组织拟定项目实施、考核方案，公司下属子（合资）公司协作共同完成。

机床铸件由四川省普什铸造有限公司生产，四川省普什模具有限公司进行精密加工，普什机床有限公司进行安装调试并最终形成产品。

1、普什铸造公司

普什铸造公司为普什集团全资子公司，公司成立于2006年，投资2亿元。

整体工艺方案设计由意大利专家完成，选用世界一流水平的设备，主要铸铁材质有：

HT250、HT300、QT400、QT500、QT700、MTCrMo等，产品应用于汽车模具制造、高精密数控加工中心、大型机车和矿山用发动机、大型船用发动机、风力发电机组、燃汽发电机等机械制造产业。

有效保证了G996床身、立柱、滑座等基础部件的铸件质量，这样才能使机床的整体刚性及稳定性得到保障。

2、普什模具公司

普什模具公司拥有研发人员120人，2008年开展行业内领先的研发项目8项；模具公司自行设计生产的水盖模具、汽车模具分别荣获中国国际模具展和上海国际模具展“精模奖”一等奖和三等奖；中高档轿车外板模具开发成功；国内首家成功开发超长精剪边模具，成为国内唯一能自主开发高速级进模的企业。

普什模具的制造能力使G996基础件及精密零部件的加工质量得到有效保证。

3、普什机床公司

目前公司已经拥有VMC、VMCL立式加工中心系列，G996高速五轴铣削中心系列，XK大型数控定梁龙门镗铣床系列、XH大型数控动梁龙门镗铣床系列，TK、TJK大型数控落地镗铣床系列等各种强势产品，不仅在功能、精度、稳定性、使用寿命、维护方便性等各个方面与进口同档次产品相媲美，而且在价格上大大低于同档次进口产品，甚至低于国内同行业同类产品，具有很高的性价比。

在装配调试方面拥有丰富的经验，负责G996装配调试形成产品并推向市场。

4．产业化前景和市场需求分析

4．1产业化前景

机床作为“制造的母机”在某种程度上代表了一个国家制造业水平的高低，不仅与国家的航空航天、船舶、军工、科研、精密器械、高精医疗设备等行业有极大关系，而且与人们日常生活的方方面面息息相关。

从某种意义上说，没有制造业的支撑就很难实现真正意义上的现代化。

而五轴联动数控机床则象征着目前机床制造业的最高水准，是数控机床技术制高点之一，也是世界各制造大国不遗余力发展的重点对象。

通过对国内立式加工中心生产厂家的情报收集，现国内仅有两三家企业生产这一机型，且技术参数指标与德国及日本的生产厂家相比还有一定的差距。

国内一些军工、航空航天、能源制造、模具加工、医疗器具精密加工等行业均需求五轴加工中心，尤其是航空工业精密叶片、叶轮加工要求快移速度在30m/min，主轴转速15000rpm以上的高速高精度五轴加工中心。

我公司引进吸收的G996高速五轴立式加工中心及系列产品也正瞄准了这一市场，即：

根据市场需求的态势研发新产品、且尽可能研发批量化的金属切削机床。

4．2市场需求分析

2011年是“十二五”开局之年，受国内外市场需求影响，我国机床产品对外贸易保持了较大幅度增长。

据海关统计资料，2011年我国机床产品进出口总额183亿美元，同比增长37.4%，远远高于我国全部进出口总额22.5%的同比增幅。

其中，机床出口总额35.7亿美元，同比增长35.21%；进口总额147.3亿美元，同比增长37.95%，高于我国全部出口总额20.3%的同比增幅和全部进口总额24.9%的同比增幅。

我国进口机床绝大多数为金属加工机床，其进口金额占全部机床产品约90%。

其中，数控机床和加工中心无论从进口数量还是进口金额上都有较大幅度的增长。

而进口单价的大幅度增长，也反映出市场需求结构不断变化，对中高端产品的需求明显增加，反映出国产中高端产品在技术水平上，在产业化上都存在不足之处，在产品质量、技术指标、用户服务等方面尚不能全部满足用户的要求。

“十二五”期间各行业（航天航空、船舶、汽车、发电设备等）要实现“由大变强”的战略目标。

根据04重大专项实施计划，前述重点行业核心制造领域所需的高档数控机床和基础制造装备将立足于国内的比例为：

汽车制造领域40%，航空航天制造领域为50%，船舶制造和发电设备制造领域为70%，因此G996五轴立式加工中心的市场潜力很大。

5．项目研究开发实施方案

5．1项目目标

G996五轴立式加工中心改进目标：

高动态性能、高刚性、大功率强力切削并保持较高精度。

通过优化产品配置，在不降低机床本身品质的前提下降低成本，提升产品与国内外同类型机床的竞争力，从而赢得更大的市场。

5．2关键技术及创新点

5.2.1运动传递与热稳定控制

所有线性轴的运动传递都采用了丝杠固定、螺母旋转的结构。

具有多重优越性：

①滚珠丝杠直径可以做大，使得刚性得到有效提高；

②高转速下惯性力矩得以减小，进给速度得到提高；

③采用中空丝杠，温控冷却液可以从空心滚珠丝杆中穿过，带走热量，防止丝杠热变形，有效保证了丝杠的精度。

各轴驱动电机、螺母支承、电主轴等所有产生热量的部件均由中央温控系统进行监控和冷却。

另外，环境和结构温度由专门的感应系统给出整体监控图。

这样，在超长加工循环多次重复加工、多次换刀情况下也能保持最佳的精度。

5.2.2刀具自动检测及防撞系统

在刀具旋转的工作状态下，由嵌入床身的激光测头对刀具的长度、直径和形状进行检测，自动补偿刀具磨损值，将加工过程中的误差减至最小。

现代CAD/CAM系统可以对加工区内的固定和运动元素进行3维建模和5轴刀具运动轨迹模拟，并进行高效防碰撞分析。

实现无人化加工，可用于各行业自动化生产线。

5.2.3粉尘与油雾收集系统

G996为客户增加了选配功能，粉尘及油雾收集装置，可以有效地回收石墨、树脂粉、油雾等飞浮物质。

如果配上可选购的导轨和滚珠丝杠气压密封装置，加上机床本身的加工区域全封闭结构，可用于加工陶瓷、碳纤维等非常容易造成机床磨损的材料，有效的保护了机床和工作环境，一定程度上使机床精度及寿命得以延长。

5．3项目技术路线

5.3.1技术路线

该机床进口的标准配置采用FIDIA数控系统及一些国外进口配件，导致成本很高，采购周期长，不适应国内大多数用户的需求。

因此将一些进口配件由性价比高的品牌取代，在不降低机床本身品质的前提下降低成本可以赢得较大的市场。

目前主要工作如下：

（一）FIDIA数控系统在国内用户较少，操作者对系统不熟，使操作难度加大。

系统配置的改变及相关设计：

配置西门子、海德汉等数控系统及电机、电主轴，改变相关接口设计：

（1）带轮的设计，

（2）电机安装板的设计，（3）电柜的设计，主要是配电板的设计，电柜外壳保持不变；（4）操作站的设计；

（二）丝杠、线轨、刀库、润滑、冷却等配置的改变及相关设计，因为新厂家零部件有可能与原来不同，引起相关变化而做的设计；（三）选择合适的五轴转台生产厂家，降低采购成本；（四）数控系统调试、PLC编制。

基础部件及主要精密小零件的加工精度直接影响整机装配质量，对加工质量的控制主要在于编排合理的加工工艺，选择高精度加工设备。

基础大件的工艺路线如下：

五轴龙门粗铣加工各面→时效处理，消除内应力→五轴龙门半精、精加工各面、孔（包含线轨安装面、丝杠及轴承座、电机座安装面等）→攻螺纹孔→检验各项加工精度→部件装配→总装。

5.3.2主要技术指标

工作台尺寸：

600x600mm

T型槽尺寸（数量-尺寸x间距）：

6-14x100

X/Y/Z三向行程：

850/950/600mm

A轴行程+100°/-125°

C轴行程无限旋转

X/Y/Z三向快移速度：

45m/min

X/Y/Z三轴最大加速度1G

A轴最大转速50rpm

C轴最大转速100rpm

主轴最高转速：

24000rpm

主电机最大功率：

30Kw

主轴鼻端到工作台的最大距离765mm

工作台最大承重：

2000Kg

刀具容量：

24把

换刀时间：

2.2s

5.3.3产品达到的精度指标：

定位精度：

0.006mm

重复定位精度：

0.003mm

A和C轴定位精度/重复定位精度8/5arc-sec

6．项目成员

6．1项目负责人

负责人：

王在东、陈清霖、侯朝余

6．2项目主要研究人员

主要研究人员：

吕国红、傅强、李云波、钟江明、罗丽、舒晓玲、李秀鳌、吴云刚、杨义胜、罗霄、许浩明、曾权、王强、刘家宇、施维国、虞世银、宋文静等

7．项目实施进度

1、实施进度（年、月）：

2013年3月-5月，技术消化及吸收，部分零部件优化设计

2013年6月-10月，生产试制、国产配件试验等

2013年11月-12月，整顿整改，工艺完善，达到小批生产。

2、验收时间（年、月）：

2013年12月

序号

名称

实施

调试生产、量产

2013年

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

一

项目前期阶段

1

编制可行性报告

√

2

可行性报告评审

√

二

项目实施阶段

1

技术消化吸收

√

2

配套部件国产化设计

√

3

图纸转化

√

三

产品生产阶段

1

基础部件及小件加工

√

√

√

2

整机装配调试

√

√

3

性能测试及优化

√

√

四

产品后期整改，批量化生产

1

图纸、工艺完善固化

√

2

批量化生产或根据用户需求局部整改

√

8．投资估算

公司G996五轴立式加工中心技术国产化改进及批量生产项目前期投资计划如下：

序号

费用项目

投资金额

（万元）

备注

1

技术消化吸收，国内配套厂家选择

20

2

项目研发，图纸转化

20

3

新产品试制费

360

按1台进行试制

4

机床可靠性验证

20

零件加工试制、精度检测、结构优化等

5

市场拓展

50

产品推介会、产品宣传

6

其它费用

30

专利、会议费等

合计

500

9．财务评价

9．1财务评价依据

（1）基本数据：

项目计算期为1年。

（2）成本费用测算：

①外购件、零部件制造成本：

按外购件采购价格、零部件材料消耗定额及加工费用等进行测算。

②工资及附加：

根据项目所需人员及人均年工资和附加进行测算。

③折旧及摊销：

根据项目的固定资产，无形资产及递延资产计提。

④其他费用：

根据企业及同行业的现有水平进行测算。

适用于航空及军工等领域精密部件加工的高端配置成本分析如下：

序号

成本项目

金额（万元）

占总成本

百分比（%）

备注

1

主轴

24.5

8.75%

电主轴

2

滚珠丝杆副

12.2

4.35%

3

线轨

7.8

2.78%

4

刀库

12.1

4.32%

伺服刀库

5

导轨防护罩

1.2

0.42%

6

电气件、电柜

3.6

1.28%

7

电机、数控系统

46.5

16.61%

8

五轴转台

62.5

22.32%

9

光栅尺

6.4

2.28%

10

其他进口件

14

5%

皮带、带轮、电缆、各感应开关等

11

润滑系统

0.8

0.28%

12

液压系统

3.6

1.28%

13

外围防护罩

4.2

1.5%

14

标准件

0.4

0.14%

15

铸件费

16.5

5.89%

16

零件加工费

11.2

4%

17

其余小件

3.2

1.14%

18

气动系统

0.7

0.25%

19

主轴油雾润滑

2.8

1%

20

主轴、丝杠、电机水冷系统

2.2

0.78%

21

冷却系统

2.4

0.85%

22

自动排屑器

2.2

0.78%

23

装配费用

4.6

1.64%

24

售后服务费

2.4

0.85%

按照三包期内三次服务

25

管理费

30.0

10.71%

26

不可预见费

2.0

0.71%

合计

280.0

适用于一些零件结构复杂、精度要求稍低的行业，以及学校教学设施的中低端配置成本分析如下：

序号

成本项目

金额（万元）

占总成本

备注

百分比（%）

1

主轴

16.3

8.67%

电主轴

2

滚珠丝杆副

10.3

5.48%

3

线轨

6.8

3.62%

4

刀库

7.6

4.04%

5

导轨防护罩

1.2

0.64%

6

电气件、电柜

3.6

1.91%

7

电机、数控系统

35.6

18.94%

8

五轴转台

26.5

14.10%

9

光栅尺

6.4

3.40%

10

其他进口件

5.5

2.93%

皮带、带轮、电缆、各感应开关等

11

润滑系统

0.8

0.43%

12

液压系统

3.7

1.97%

13

外围防护罩

3.5

1.86%

14

标准件

0.4

0.21%

15

铸件费

15.5

8.24%

16

零件加工费

10.5

5.59%

17

其余小件

2.8

1.49%

18

气动系统

0.7

0.37%

19

主轴油雾润滑

1.6

0.85%

20

主轴、丝杠、电机水冷系统

1.8

0.96%

21

冷却系统

2.4

1.28%

22

自动排屑器

1.8

0.96%

23

装配费用

3.8

2.02%

24

售后服务费

2.4

1.28%

按照三包期内三次服务

25

管理费

15

7.98%

26

不可预见费

1.5

0.80%

合计

188

9．2销售价格估算

1、国内外销售价格对比

a.我们形成批量订货时的预期销售价：

高端G996五轴立式加工中心336万元/台（RMB），中低端产品销售价格为225万元/台（RMB）；

b.进