航空发动机叶片数字化精加工生产线项目资金可行性研究报告报发改委稿Word下载.docx
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十八、商务部、科技部关于认定陕西省阎良国家高技术产业基地出口创新基地的函
十九、陕西省人民政府关于调整陕西省某某阎良国家航空高技术产业基地建设领导小组组成人员的通知
二十、国家发展和改革委办公厅关于陕西省某某阎良国家航空高技术产业基地“十一五”产业发展规划的复函
附图：
一、项目区域位置图
二、某某阎良航空高技术产业基地控制性详细规划用地规划图
三、厂区平面效果图
四、项目总平面布置图
五、机加工厂房立面图
六、机加工厂房剖面图
七、机加工厂房平面图
第一章项目的意义及必要性
1.1项目承担单位及产品介绍
1、项目承担单位
某某航空科技有限公司
2、产品介绍
以航空发动机叶片数字化精加工为基础（目标），从汽轮机叶片数字化精加工起步，开展航空发动机叶片和汽轮机叶片等各种型号叶片的精加工生产。
通过先进的数字化手段和制造工艺，提高叶片生产质量，实现高技术起点的叶片专业化和规模化生产。
1.2国内外现状及技术发展趋势
1.2.1国外现状
航空发动机叶片生产线及其相关技术属西方国家对我国严密封锁的核心技术之一，我国对国外航空发动机叶片数字化生产线仅仅能够收集到一些概要性的资料。
从收集的资料看，世界各主要航空发动机生产厂商已经普遍将数字化制造技术应用于航空发动机叶片生产线中，并取得了非常好的效果，如以色列BTI公司、美国P&
W公司均已建成集成化程度较高的应用于叶片生产过程中的CAD/CAE/CAPP/CAM/CAT集成化生产系统。
国外数字化叶片精加工生产线普遍采取了以下策略：
1、在叶片的精加工中，广泛采用数控加工技术实现叶片的精加工，其型面尺寸精度普遍比手工抛磨提高4个等级以上，并且每批叶片一致性好，利于装机，生产效率高，叶片安全性、寿命等得到大幅提高。
2、降低企业成本，改善资本收益率。
推行企业精益化，推进数字化工程，降低生产成本。
通过企业流程再造（BPR）、产品全生命周期管理（PLM）等解决方案实现。
3、控制项目节点、缩短产品交货期。
加快设计流程，直接根据定单设计；
制造外包，企业伙伴协同，通过集成和整合来完成整个产品的生产制造。
国外航空发动机叶片数字化生产线的实践表明，精益生产方式（LP）是适合多品种、大批量叶片制造生产线的最佳生产管理模式；
产品生命周期管理（PLM）是航空发动机数字化信息集成的理想模式；
协同及数字化制造能够解决叶片制造过程的瓶颈。
1.2.2国内现状
围绕航空发动机叶片数字化精加工生产线，国内相关企业、部分科研院所、高校开展了卓有成效的工作，但是与国外先进企业相比还存在很大差距。
由于涵盖叶片全过程制造生产线的构建非常复杂，包括模具设计、精锻和精铸工艺、数控加工、数字化检测等，国内部分制造企业还处于初期建设阶段，其生产效能还没有发挥出来。
对于航空发动机叶片精加工生产线，我国航空制造企业已经有较成熟的生产线，但随着数字化技术的广泛应用，目前还没有成熟、完善的数字化生产线，还存在系统集成化程度差、协同能力弱等多方面问题，其主要表现在以下几个方面：
1、叶片精加工能力不足
目前航空发动机叶片和汽轮机叶片市场需求非常巨大，国内企业现有的叶片精加工生产线远远不能满足生产需求，建设新的叶片精加工生产线迫在眉睫。
2、现有叶片生产线生产布局不合理
由于历史原因，企业现有的叶片生产线布局、分工不尽合理，如混线生产、厂房交叉布局等，使叶片生产线布局缺乏系统性和合理性,难以充分发挥效益。
3、现有叶片生产线整体技术水平不高
由于生产布局的限制，较多的数控和关键设备难以按照叶片的最佳工艺流程及先进生产管理技术要求布置生产线，不能充分发挥效能。
同时叶片加工中的工序检验手段落后，无法快速定量地进行叶片检验。
工序周转频繁，对叶片的质量和生产效率影响严重。
4、现有叶片生产线组织管理方式不能适应市场变化的要求
国内企业现有的生产组织管理模式以劳动分工和职能专业化为基础，各部门的专业化程度较高，这种组织形式适合于市场相对比较稳定的环境，而在当今市场需求多变的情况下，则显现出很大的不适应性。
生产组织环节冗长、效率低。
各生产部门缺少必要的信息共享、沟通与协同手段，造成各部门工作重叠、不一致性和低效率等问题。
5、传统的信息管理机制与“孤岛”管理系统已经成为制造信息集成的瓶颈
目前在发动机叶片制造过程中零散地使用了成熟单元软件进行叶片的工艺设计、工装设计、工艺仿真、数控加工、质量控制、性能检测等方面的工作，但是，各个应用单元软件之间由于异构性而各自为政，难以实现叶片制造过程中的数据从工艺设计、工艺路线规划到加工生产、性能检测的总体集成，导致制造过程中出现信息不畅或滞塞，制造数据流无法贯通叶片制造检测的全过程。
因此，基于先进的管理思想、先进的数字化手段和先进的制造工艺，建设高起点的航空发动机叶片数字化精加工生产线，并有效地与现有的航空发动机研制生产基地配套势在必行，它对于满足航空发动机产品市场对叶片的需求具有重要意义。
1.2.3技术发展趋势
叶片是航空发动机中非常关键的一类典型零件，其份额是整台航空发动机的1/4，航空发动机含盘、轴、叶片、机匝四大部件，其中叶片数量最大。
以XX型发动机为例，有21级盘、4个轴+1个中介轴、9个机匝、3300多个叶片。
同时叶片作为发动机中数量最大的一类零件，其制造效率直接影响到发动机整体的制造效率，而叶片的制造品质直接影响到发动机的性能与寿命。
对叶片毛料后续精加工采用数字化技术，已成为当今世界发动机叶片制造手段的潮流与方向。
航空发动机叶片还具有种类多、数量大、形面复杂、几何精度要求高等特点。
随着航空工业的发展，今后对于发动机叶片的研制更加重要。
为提高发动机的性能、降低发动机的耗油率，就要提高发动机压气机的压缩比，提高燃气温度，这样就必须提高叶片本身的耐热度，因此，新研制的发动机叶片，尤其是涡轮叶片要求以高温合金（Ni基或Co基合金），并辅以高冷却、深根冷却等办法，国外现在正发展陶瓷材料或复合材料为基的空心叶片。
为降低航空发动机的耗油率，在发动机的设计上发展了涡轮风扇发动机等双转子发动机。
国外更新一代的发动机则使用两级风扇、三转子发动机，以降低耗油率。
由于风扇叶片的性能要求高，叶片均设计成大扭角、宽叶展、带阻尼台的叶片。
上述航空发动机技术上的进步，对叶片的加工技术提出了更高的要求，以往以手工抛磨来完成叶片型面加工的方法已不能满足要求，取而代之的则是采用数控加工生产线来完成叶片的加工。
因此，高效数控技术和数字化集成技术的应用已成为叶片精加工生产线建设的核心技术。
1.3对产业发展的作用与影响
1.3.1对我省装备制造业的发展具有积极促进作用
装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业，其整体能力和水平决定着一个国家或地区的经济实力和综合实力。
大力振兴装备制造业，是加速推进工业化、建设现代化经济强国的根本要求，是树立和落实科学发展观、提升国民经济产业化水平的现实需要，是实现国民经济可持续发展的战略举措。
陕西省装备制造业地处西部大开发三大主轴线之一“西陇海兰新”东段，承东启西，贯通南北，区位优势明显，是国家已经形成的具有区域特色的装备制造业基地和产业集群之一，在全国占有十分重要的地位，振兴装备制造业，是发挥我省产业优势，建设西部经济强省的必然选择。
为贯彻国务院《关于加快振兴装备制造业的决定》，加快我省装备制造业发展，省政府制定了《加快振兴装备制造业，建设国家制造业基地的意见》和《陕西省装备制造业“十一五”发展规划》，提出“十一五”期间将把重点放在具有优势的飞机制造、航天动力、输配电设备、汽车制造、数控机床、工程机械、电子通信和专用设备制造领域，实现率先突破发展。
最近，国家大型运输机项目正式立项并落户某某，叶片技术的突破为发展大飞机提供了一定的基础。
叶片是航空发动机、压缩机、轴流式风机、燃气轮机等工业用涡轮机的关键零件，广泛应用于能源电力、轨道交通、石化、国防军工等领域。
叶片制造的水平体现着一个国家制造业中冶金材料、加工装备、设计与工艺技术的综合水平。
本项目实施将全面整合企业现有资源，发挥企业优势，建设专业叶片制造、销售和服务企业，带动我省装备制造业的快速发展。
1.3.2有利于提高叶片生产行业的总体水平
航空发动机是航空工业的基础，体现着一个国家的机械制造水平。
随着我国经济的高速稳定发展，特别是航空工业的发展，航空发动机行业产品出现了供不应求的局面。
伴随着国际航空产业的发展，我国航空发动机叶片的进出口业务也有所增长，但由于在高端技术上我国与外国的大公司有着较大的差距，产品技术已成为制约我国航空发动机产品发展的一个瓶颈，因此只有在技术水平及制造工艺上不断创新，才能在日趋激烈的竞争中占有一席之地。
而叶片是航空发动机的核心部件之一，航空发动机效率的高低，很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平，叶片的设计、制造能力是衡量研发能力的重要标志，叶片机械加工工作量大，精度要求高，结构复杂，制造成本高。
国内外都非常重视叶片制造技术的发展。
目前，国内中国一航红原航空锻铸工业公司是生产叶片毛坯的专业大厂。
该企业已开发出30多种规格60多个型号的航空发动机、汽轮机叶片系列产品。
其生产的叶片不仅在质量上可与进口叶片相媲美，而且在价格上更具有无可比拟的优势，从而为国家节约了大量外汇，在此基础上，又以质量和价格优势成功进入了国际市场。
西北工业大学是国内最先开展数字化工艺和制造的研究单位之一，在航空发动机的数字化工艺和数字化制造、人工智能、专家系统技术应用等方面都作了大量的探索研究，并取得了一批先进的技术成果。
作为红原航空锻铸工业公司和西北工业大学的协作企业，某某航空科技有限公司将借助它们的技术基础，引进先进的技术资源，生产精品叶片，实现叶片精加工生产的专业化和产业化。
因此，本项目的实施对叶片生产行业的技术水平提高具有促进作用。
1.3.3对我国国防工业及国民经济的发展具有积极促进作用
航空发动机是飞机的心脏，而叶片是发动机中的重要构件，发挥着极其重要的作用。
本项目生产的叶片可广泛应用于航空发动机中。
同时叶片也是汽轮机、燃汽轮机、压气机、鼓风机的核心零件，在国家的基础设施建设中，电力工业是先期发展的行业之一，而汽轮机、燃汽轮机、压气机、鼓风机是电力工业发展的主要产品。
汽轮机成品叶片是属技术含量极高的高附加值产品，它不仅表现为曲面复杂、扭角大、成型难，加工需4坐标以上加工中心，而且材料多为不锈钢和钛合金。
因此国内可制造汽轮机叶片锻造和机械加工的企业甚少。
本项目的技术可在汽轮机、燃汽轮机、压气机、鼓风机的叶片精加工中推广，发展目标是建成国内一流的叶片精加工高技术专业化企业。
因此，本项目的实施可进一步促进我国国防工业及国民经济的发展。
1.4市场分析
1.4.1产品市场定位
以航空发动机叶片数字化精加工为基础，从汽轮机叶片生产和航空发动机叶片试制起步，建设叶片精加工生产线，开展各种型号航空发动机叶片和汽轮机叶片的数字化精加工业务。
1.4.2市场预测及分析
1、市场容量分析
航空发动机和汽轮机市场的发展与航空工业和电力工业的发展同步。
近年来，我国航空工业和电力工业快速发展，使得航空发动机和汽轮机设备的用量迅速扩大，叶片作为这些设备的核心零件，其市场需求量也随之增加。
⑴航空发动机叶片需求
国际上，根据波音公司预测，到2025年，市场将需要新增约2.72万架民用飞机（客机和货机），全球机队规模将翻一番。
波音公司认为，未来20年内，航空公司需要的飞机数量大致如下：
3450架支线机（90座及以下）；
16540架单通道飞机（100－240座，两级客舱布局）；
6230架双通道飞机（200－400座，三级客舱布局）；
990架747及更大型飞机（400座以上，三级客舱布局）。
到2025年，新增飞机和原有飞机将使全球民用机队飞机总数达到近3.6万架。
据国际预测公司/DMS对世界通用飞机市场的预测，到2012年，世界通用飞机制造商将交付18633架活塞和涡桨类飞机。
我国民用航空运输市场的快速发展将对民用飞机产生巨大需求，预计到2023年，我国客货运输飞机拥有量将达到2769架，其中货机396架，客机2373架，100和100座以下支线客运飞机机队数量将有一个较大的增长，总量将达到754架；
因运量增长产生的需求和现有飞机的退役，我国民航今后20年内共需要补充2194架客机。
按座级划分为400座级68架，300座级208架，200座级277架，150座级723架，110座级213架，支线飞机705架。
2003年５月，我国颁布了《通用航空飞行管制条例》，我国通用飞机市场逐渐放开。
截至目前，我国已拥有通用飞机570架，与1995年相比，通用航空飞机总量净增了27.3%。
而与我国作为世界第二航空运输大国的地位相比，通用航空发展仍然相对滞后。
同为发展中国家的巴西，其通用航空飞机的数量超过了10万架，约为航班飞机数量的26倍；
而我国在飞的通用飞机数量仅仅与航班飞机数量持平。
美国通用航空制造商协会国际事务副理事长爱德华·
史密斯说，虽然与高速增长的民用航空市场比较，中国的通用航空市场仍然比较落后，但未来的发展潜力巨大。
有关专家预测，到2020年，中国通用航空飞机将超过1万架。
巨大的国际、国内航空市场使航空发动机的需求量迅速扩大，航空发动机叶片作为航空发动机的关键零件的需求量也变得十分可观。
⑵汽轮机叶片市场需求
随着国家“十五”规划的全面启动和西部大开发战略中“西电东送”工程的实施，一系列大型电力建设项目如龙滩、小湾、三峡右岸、瀑布沟、溪络渡、向家坝和一批大型火电项目相继开工，使电力设备市场需求强劲。
2005年我国新增装机容量为6840万千瓦，增长率为15.74%，2006年达到6000万千瓦，增长率为11.92%。
预计到2010年电力设备装机总容量将达到4.5亿千瓦（考虑安排停运拆除3000万千瓦左右小火电机组）。
而到2015年，按年增加2000万千瓦计，总装机容量将达到5.5亿千瓦，装机速度将居世界各国的前列。
目前世界上主要汽轮机制造商都在关注和参与中国这个大市场的发展。
除航空发动机叶片和汽轮机叶片以外，烟机、鼓风机、压气机等叶片市场也十分可观。
2、市场供应分析
目前，我国只有毗邻某某阎良国家航空高技术产业基地的中国一航红原航空锻铸工业公司能够生产航空发动机、汽轮机大叶片毛坯，而叶片的精加工厂家主要在东北和东南地区，如东方汽轮机厂和哈尔滨汽轮机厂。
由于生产和精加工处于两地，运距远，造成成本高、运输不便，不能及时满足市场需求。
为降低成本，更方便快捷地为用户服务，直接向客户提供成品叶片，红原航空锻铸工业公司与本项目承担单位某某航空科技有限公司合作，委托某某航空科技有限公司在阎良当地对叶片进行精加工。
3、目标市场分析
⑴国内航空发动机叶片
巨大的国际、国内航空市场使航空发动机的需求量迅速扩大。
通过对红原、430、410、新艺、安大等航空发动机叶片制造企业的分析，今后我国航空发动机叶片年产值在40亿元左右，其中叶片精加工费用约占30％，即叶片精加工产值为12亿元。
目前，国内多数航空发动机厂家叶片精加工能力都受到产能的限制，并随着新发动机制造及维修的需求扩大而日益突出，建立叶片精加工的外协生产模式已成为趋势。
以红原为例，目前已实现叶片精加工的100％外协。
因此，对于国内整个航空发动机叶片精加工业务，目前保守估计按10%的外协量计算，即市场价值在1.2亿元左右。
本项目承担单位按占国内叶片精加工外协市场的20%计算，将获得年产值2400万元的航空发动机叶片精加工任务。
⑵国内汽轮机叶片
由于叶片毛坯生产和精加工处于两地，运距远，造成成本高、运输不便，不能及时满足市场需求。
为降低成本，更方便快捷地为用户服务，直接向客户提供成品叶片，红原与本项目承担单位某某航空科技有限公司合作，委托某某航空科技有限公司在阎良当地对叶片进行精加工。
按红原航空锻铸工业公司承担的汽轮机叶片任务分析，2006年生产叶片毛坯3.5万件，总产值1.2亿元，用户需求成品叶片占总量的40%左右，而叶片精加工价值与毛坯价值基本相同。
作为红原航空锻铸工业公司的战略合作单位，本项目承担单位仅加工该公司的叶片毛坯就可实现年产值4800万元，并存在进一步扩展的空间。
⑶国内其他民用机械叶片
⑷国际航空发动机叶片
红原航空锻铸工业公司与国际著名发动机厂家（如：
美国波音、英国罗罗、法国宇航、日本东芝、德国西门子等公司）已有的合作基础，获得国外航空发动机厂家的生产许可认证。
本项目承担单位借助红原航空锻铸工业公司已经与罗罗公司进行接触，洽谈合作意向，今后承担国际航空发动机叶片的精加工业务。
综上所述，不考虑国内其他民用机械叶片和国际航空发动机叶片的精加工业务，本项目承担单位在国内航空发动机叶片和国内汽轮机叶片的年产值为7200万，考虑到生产线建立之初的产能限制，按照完成4500万的产值计算，并按照2500元/叶片平均加工费核算，本项目建成后正常年可达到年加工1.8万片叶片精加工能力。
4、进入市场方式
对于汽轮机叶片精加工市场，借助红原航空锻铸工业公司的行业基础和西北工业大学的技术支持，项目承担单位生产线建成后直接投入生产。
启动产品主要为851mm-1200mm的汽轮机叶片。
由于航空发动机叶片精加工技术门槛高，故企业拟采取先易后难（先静叶片、后动叶片，先低温叶片、后高温叶片，先实心叶片、后空心叶片）、先国际后国内的方式和步骤进入市场。
所谓“先易后难”是指首先开展不锈钢（占1/3）和钛合金（占2/3）静叶片的精加工，2至3年后，再生产高温合金叶片和动叶片，达到以加工航空叶片为主的专业化企业的目标。
所谓“先国际后国内”是指借助红原航空锻铸工业公司与国际著名发动机厂家（如：
美国波音、英国罗罗、法国宇航、日本东芝、德国西门子等公司）已有的合作基础，获得国外航空发动机厂家的生产许可认证，目前某某航空科技有限公司已经与罗罗公司进行接触，洽谈合作意向。
1.5与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况
本项目结合航空发动机叶片数字化生产线的具体工程需求，以围绕叶片数字化精加工生产线的基础管理平台，制定优化的制造流程，建立数字化信息集成平台，集成制造单元技术等方面指导项目实施。
一方面解决航空发动机叶片数字化精加工生产线建设的主要技术问题，形成解决航空发动机研制和生产的专业化叶片精加工配套企业；
另一方面逐步将生产线应用到其它叶片产品，如汽轮机等产品的叶片精加工中。
本项目的实施符合国家相关的产业政策。
1.5.1符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》的产业发展方向
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》中把制造业列为国民经济的支柱产业。
明确指出我国是世界制造大国，但还不是制造强国。
存在制造技术基础薄弱，创新能力不强；
产品以低端为主；
制造过程资源、能源消耗大，污染严重等问题。
重点扶持和发展用高新技术（如数字化和智能化设计制造）改造和提升制造业，大力推进制造业信息化，积极发展基础原材料，大幅度提高产品档次、技术含量和附加值，全面提升制造业整体技术水平，为军工行业配套关键材料及工程化等。
本项目在产业方向上符合该规划纲要的规定。
1.5.2符合国家相关发展规划
“十一五”期间，依据《国家高技术研究发展计划（863计划）“十一五”发展纲要》，863计划先进制造技术领域以瞄准先进制造技术发展的前沿，结合国民经济和国防建设的重大需求，从提高设计、制造和集成能力入手，研究先进制造的关键技术、单元产品与集成系统为指导思想。
以推进制造业信息化、自动化，发展节能、降耗、环保、高效制造业，用高新技术和先进适用技术改造制造业，整体提升我国先进制造技术的研发水平、自主创新能力和产业化为主要目标。
本项目在技术路线上符合该发展规划的规定。
第二章项目的技术基础
2.1成果来源及知识产权情况
本项目产品根据业主需求及要求，生产加工技术采用某某航空科技有限公司自主研发的“弧线形叶片铣削工艺”技术和西北工业大学授权使用的研究成果。
2007年4月9日，“弧线形叶片铣削工艺”已向国家知识产权局申请发明专利，申请号为200710018024.X（详见附件）。
专利权人为本项目承担单位某某航空科技有限公司。
在叶片精加工数控加工技术、叶片数字化精加工生产线等技术方面，该公司与西北工业大学签订了合作协议（详见附件），以西北工业大学为技术依托，利用其在该领域所取得的技术成果指导项目生产线的建立和运营。
西北工业大学在该领域的技术及成果如下：
面向PLM的快速工艺准备技术;
航空发动机协同设计制造技术应用;
基于STEP-NC的CNC系统与面向高速加工的航空数控加工技术;
飞机数字化工艺设计与数字化制造技术;
航空工艺设计与制造软件工程化技术;
飞机结构件CAD/CAPP/CAM集成系统应用技术;
基于知识的工艺研究与开发技术;
基于三维CAD的集成化CAPP系统;
基于知识融合的快速工艺决策系统研究和开发;
CAPP系统及其制造数据管理技术；
CAPP与数字化制造管理软件—CAPPFramework；
飞机制造工艺信息系统关键技术研究及工程应用，国防科学技术工业委员会科学技术成果鉴定证书，国防科签字[2006]第55号;
基于微机环境的集成化CAPP应用框架与开发平台（CAPPFramework），科学技术成果鉴定证书，陕科签字[2000]第081号;
集成化CAPP应用框架与开发平台CAPPFramework，陕西科学技术奖，一等奖，2001－2002年度;
数控刀具智能化CAPP系统，航空科技进步奖，三等奖，1998年度;
飞机结构件FA-CAD/CAPP/CAM系统开发与应用，航空科技进步奖，二等奖，1996年度;
基于知识的CAPP开发平台，计算机软件著作权，2004SR04507;
基于国产DBMS的工艺信息系统，计算机软件著作权，2004SR11384;
网络化CAPP系统，计算机软件著作权，2003SR12580;
基于WebService的CAPP集成系统，计算机软件著作权，2005110250。
2.2已完成的研究开发工作
该公司从成立起就定位于叶片的数字化精加工，聘请原中国一航某某航空发动机公司（430厂）副总经理、研究员级高工、享受政府特殊津贴的专家陈知立先生任公司总工程师，成立了由陈知立先生牵头，西北工业大学贾晓亮博士及公司管理与技术人员张彦林、李岩、田锡天等参加的课题组，开展叶片加工工艺的研究设计、数控程序的设计、数字化测试技术、数字化管理技
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