2017年度山西省重点研发计划(重点)项目信息表Word文档格式.doc

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多锤头锻造力平衡控制技术；

高刚度机架的设计及高精度制造技术。

（3）开发针对于径锻机成套装备的智能控制系统，以CNC数控技术为基础来实现径锻过程的多轴联动控制，实现全自动智能化控制的锻造过程。

高温合金径锻工艺技术，管、棒锻件径锻成成工艺工具，来保证成型时的尺寸精度；

实现径锻过程工艺和产品的质量的优化。

（4）数字化样机的研发，塑性有限元和机电液、控制等多学科联合仿真，来实现整机性能的优化。

2、关键技术

（1）径锻工艺参数和锻件成品性能的技术相关性研究，工艺参数与锻透性、工艺参数与锻件晶粒尺寸的关系研究。

（2）径向锻造机多轴运动控制系统。

（3）大流量伺服位置控制技术。

（4）径锻锻造力平衡控制技术。

（5）锻造锤头、操作机动作协调同步技术；

（6）塑性成形与机电液学科联合建模仿真技术。

参考性技术指标和经济指标

1、主要技术指标

15MN智能径锻机：

最大锻造力1500t，锻造频次150次/分，锤头位置控制精度±

0.1mm。

锻造坯料外径范围：

Φ250～Φ800mm；

成品外径范围：

Φ100～Φ600mm；

锻造成品外径尺寸精度≤±

1.5mm；

智能控制系统控制轴数18轴，同步3轴以上。

2、经济指标

以径锻机代替汽锤拥有量的1/3，需径锻机60台。

以平均每台2000万元计算，可形成10亿元以上的产值。

示范工程及研发平台与团队

建立国内首个特种合金快径锻造工艺研发来联合实验室；

建设智能径锻机成套装备及关键技术科技创新团队。

预期技术水平

项目预期达到国际先进水平。

经费说明

政府将给予一定的研发资金资助或补助。

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轨道车辆车轴快锻——楔横轧高效近净复合成形技术及装备开发

201703D111002

轨道交通装备制造业是国家重点发展的十个领域之一，山西省是我国重要铁路装备制造基地，也是国内轮轴制造大省，车轴作为铁路车辆关键零部件，市场需求量大。

现阶段车轴热加工方法主要有两种，一种为快锻机锻造成型，另一种为精锻机锻造成型；

快锻机锻造车轴是目前国内外主要的车轴锻造方式，它具备设备投资小、工艺灵活等优点，但快锻机锻造属于自由锻造很难克服锻造效率低、成型质量差、实现自动化较难等缺点。

精锻机锻造车轴精度较高、成型效率快，但设备投资大（精锻机的价格大约为快锻机的10倍），目前国内精锻机全部依靠进口。

楔横轧是一种轴类零件成形的先进工艺，具有成形效率高、成型精度高、设备投资小等特点，在汽车轴类件制造领域以及其他领域得到很好应用，轨道车辆车轴作为批量化轴类产品，是典型的阶梯轴类零件，具备楔横轧成形的可能性。

利用传统快锻机锻造的灵活性与楔横轧成型的高效、精确性结合，开发在快锻机上完成车轴初成形，在楔横轧上完成车轴最终近净成形的车轴成型新工艺，新工艺预计可提高车轴成型效率一倍以上，降低原材料成本约9%，节约切削加工时间和成本，改善加工环境，保留热加工金属流线提高车轴疲劳性能。

同时按照工艺和产品要求，设计开发世界首台铁路车轴楔横轧轧机，引领铁路车轴加工前沿技术和装备制造前沿技术，为山西省转型发展起到良好创新示范作用。

1、研究内容

（1）缩小比例车轴实验室楔横轧工艺研究

1）车轴楔横轧成型精度研究：

包括轧件的径向、轴向尺寸精度、弯曲度等。

2）车轴楔横轧成型性能研究：

包括轧件内部流线、晶粒大小、中心疏松级别等。

3）模具工艺参数研究：

包括小断面收缩率下的成形角、展宽角的大小。

4）车轴轧制成型力匹配研究：

研究车轴轧制温度与轧制力关系，确定车轴轧机的轧制力。

（2）车轴楔横轧机设计制造

1）完成车轴楔横轧轧机的设计。

2）完成楔横轧轧机的生产制造。

3）完成设备的生产调试工作。

（3）车轴快锻-楔横轧复合成型工艺开发

1）采用快锻机-楔横轧复合车轴轧制工艺研究（试制轧制车轴），探索最佳工艺参数。

2）车轴性能检验（包括常规性能检验、疲劳性能试验）。

（1）车轴快锻—楔横轧复合成型工艺研究。

（2）车轴楔横轧模具参数设计。

（3）车轴楔横轧轧机设计制造。

1、技术指标

车轴快锻—楔横轧高效近净复合形成技术的成功开发开发将使车轴生产效率提高1倍以上，材料利用率提高9%。

车轴快锻—楔横轧高效近净复合形成技术的开发预计每年增加车轴产能3万根，实现新增工业产值12000万元。

同时节约车轴材料1200吨，约500万元。

建设成为示范性产学研合作教育平台，以平台为核心构造区域性的研发成果共享机制，将该技术推广到国内车轴制造领域，减少重复性开发费用，降低开发成本及风险，提高开发效率。

超高强及复合宽厚板大型轧制成套设备研制

201703D111003

超高强度板材和双金属复合板材作为新型材料，具有优良的综合性能和性价比，主要应用于轨道交通、重型装备、军工、航天、船舶、汽车等领域。

（双金属复合板材是利用复合技术使两种或两种以上性能不同的金属在界面上牢固结合而制备的一种新型复合材料；

超高强度钢是指σs大于1200MPa，并且具有足够韧性的钢铁结构材料。

）

目前，德国西马克和日本三菱重工等国外公司生产的超高强宽厚板强度已达到1400MPa，而国内该产品的强度仅达到900MPa，生产装备和生产工艺仍然不成熟。

国外复合宽厚板生产主要采用轧制成形技术，而国内主要采用爆炸成形技术，轧制成形技术仍然很不成熟，相应的生产工艺和生产装备还不完善。

国内超高强板和复合宽厚板还不能满足用户的要求，仍然依赖进口。

山西是重大装备制造基地，在重型装备设计及制造方面具有良好的基础，许多领域具世界领先水平。

科大、太重在大型轧钢装备、钢板剪切和矫直装备设计制造方面也具有良好的基础。

本项目将开发高强度板矫直、剪切设备，复合宽厚板轧制、矫直和剪切设备。

项目完成后将进一步推进山西省装备制造业升级换代，促进山西省经济的发展。

该项目成果将填补国内空白，达到世界先进水平。

研究内容及关键技术

为了生产可达到1600MPa超高强度板材及复合宽厚板，需要研发高精度、高效率、高品质的大型成套装备。

（1）超高强精整装备研究：

1）高强度板矫直装备；

2）高强度板剪切装备。

（2）复合板生产装备研究：

1）复合板轧机；

2）复合板矫直机；

3）复合板剪切机。

3、急需解决的问题

（1）整机设计、工艺理论及制造技术。

（2）检测与控制技术。

参考技术指标和经济指标

1、技术指标

轧制厚度：

6～50mm；

轧制宽度：

1600～3350mm；

屈服强度：

≥1200MPa～1600MPa；

轧制力：

100000KN；

轧制矫直力：

36000KN；

轧制剪切力：

20000KN；

矫后平直度：

<

2mm/m；

剪切厚度：

60mm；

剪切精度：

±

0.5mm。

项目完成后，预计每年设计并制作超高强度板材和复合板材轧机、矫直机、剪切机20台，年销售收入10亿元,利税1亿元，经济效益和社会效益显著。

建立国内大型超高强度及复合宽厚板轧制、矫直、剪切整机装备设计及工艺技术研发基地，培养国内一流的大型超高强度及复合宽厚板生产成套装备技术研发团队，建立山西省轧制装备绿色制造基地。

项目预期达到国际领先水平。

大中型桥式起重机减量化技术研发

201703D111004

目前，我国桥式起重机的年产量为3万多台，产值200亿元人民币左右，每年消耗钢材超过150万t,进口起重机约0.33亿美元，其中100～500t以上大重型桥式起重机约占60%左右。

我国现有的通用桥式起重机多沿用原苏联技术，虽然经过多次改进，在起重机的整机重量、外形尺寸、智能化控制技术等方面仍存在很大的提升空间。

国际著名企业（科尼、德马格等）的起重机产品由于采用新型结构和材料，具有整机自重轻，外观精巧、美观，运行平稳、定位精度高、低噪等诸多优势，但大多应用于中小型起重机领域。

桥式起重机多用在车间和仓库，起重机的高度和自重与厂房高度和结构息息相关。

低净空高度、结构紧凑、自重轻的起重机，建筑物厂房高度下降，建筑结构轻型化，降低其造价和使用维护成本。

由此可见采用新型传动装置后的桥式起重机，每年节省大量钢材的同时，减少了用电量，也可节省厂房建筑工程量。

通过本项目的研究，可填补中大型桥式起重机减量化领域的国内相关空白，缩小我国同国外起重机行业的技术差距，使得我省的大型起重设备研发能力在行业龙头企业的基础上，达到国际先进水平，为我国起重机械行业赶超国际先进水平奠定坚实基础。

针对100～500t桥式起重机结构笨重、可靠性差、能效低等现实问题，系统地研究起重小车结构、卷筒、齿轮传动、制动器、电机及其控制等整个传动链的减量化和优化设计技术，探讨新的结构设计、布置方式、新材料应用、新工艺方法和设计方法，并通过试验、评价、系列化产品设计形成减量化产品的设计模式。

（1）起升机构传动链的系统匹配与分析、优化

重点研究三点支承的减量化结构型式、钢丝绳缠绕方式和上滑轮的布置方式，以及采用新型材料的高强度等级吊钩，高性能滑轮，使起升机构布置更加紧凑，实现起升机构的整体减量化。

（2）小车架新型结构设计与分析

重点研究起升机构三点支撑结构型式和三合一驱动装置的使用特性，开发“H”型三梁结构的新型小车架，解决小车车轮三点着地现象，通过强度和刚度的有限元分析，优化结构参数，形成紧凑的减量化新型结构。

（3）卷筒结构优化设计与加工工艺研究

以起重机卷筒结构设计的安全可靠性和减量化为综合目标，综合考虑载荷、钢丝绳、提升高度以及减速器规格等因素，重点研究无缝钢管替代板材卷制卷筒技术，降低能耗的同时通过有限元方法，进行卷筒结构强度、刚度及稳定性的优化设计，实现质量最轻、性能最佳的目的。

（4）起重机安全控制系统、智能监控系统的研究应用

重点研究电气传动系统中，对速度、限位、重量等的全方位监测和监控，最大程度的保证起重机的运行安全，同时使用伺服电机并结合高精度的测量技术、元件，实现数字化厂房及起重机的自动化、高精度的运行，达到起重机的智能控制；

并可实现远程网络化监测、管理。

（1）结构优化设计；

（2）精确定位与检测控制技术。

1、技术指标：

（1）提出一套100～500