年产5000吨汽车安全气囊钢管技改项目可行性研究报告.docx
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年产5000吨汽车安全气囊钢管技改项目可行性研究报告
年产5000吨汽车安全气囊钢管技改
项目可行性研究报告
1.总论
1.1项目概况
项目名称：
年产5000吨汽车安全气囊钢管技改项目
承办单位：
####轴承钢管有限公司
法人代表：
项目负责人：
项目技术负责人：
项目财务负责人：
项目联系人：
单位地址：
##*市城东经济开发区
邮政编码：
电话：
传真：
1.2项目企业银行资信
公司银行资信等级为AAA级。
1.3项目企业近期经营业绩
表1-1近三年企业经营业绩
年份
项目
2009
2010
2011
销售收入（万元）
311527
350769
21000
净利润（万元）
9753
18036
1360
总资产（万元）
248895
296021
283241
1.4项目提出的背景、投资的必要性和经济意义
1.4.1项目提出的背景
随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。
汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统（AirbagRestraintSystem，以下简称安全气囊）等。
由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。
为了说明安全气囊的基本原理，这里首先说明汽车发生事故时造成乘员伤亡的原因。
当汽车发生碰撞事故时，汽车和障碍物之间的碰撞称为一次碰撞，一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降，速度从35km/h降到零的时间约150ms左右；乘员和汽车内部结构之间的碰撞称之为二次碰撞，由于惯性的作用，当汽车急剧降速时，乘员要保持原来的速度向前运动，于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、挡风玻璃等之间的碰撞，从而造成了乘员的伤亡.汽车安全气囊的基本思想是，在发生—次碰撞后，二次碰撞前，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员扑在气袋上，避免或减缓二次碰撞，从而达到保护乘员的目的。
由于乘员和气袋相碰时，因振荡造成乘员伤害，所以一般在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。
这样，当乘员和气整相碰时，借助圆孔的放气可减轻振荡，放气过程同时也是一个释放能量的过程，因此可以很快地吸收乘员的动能，有助于保护乘员。
安全气囊一般由传感器（sensor）、电控单元（ECU）、气体发生器（inflator）、气囊（bag）、续流器（clockspring）等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块（airbagmodule）。
传感器感受汽车碰撞强度，并将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火井产生大量气体给气囊充气。
安全气囊系统采用了一种类似火箭固体燃料发动机的气体发生器，在这种气体发生器中，燃料燃烧产生的气体使气囊充气。
气体发生器的燃料通常使用叠氮化钠，但也有的使用硝化纤维，也有的系统使用压缩气体。
汽车安全气囊钢管是气体发生器的主要组成部分,气囊管和安全钢管都是汽车的安全件用料，对钢管提出了很高的要求：
（ⅰ）、化学成分纯，机械性能要求苛刻，是一种低碳高强钢的要求；
（ⅱ）、尺寸精度要求高，比同工艺同规格的国标钢管的尺寸要求严了许多，属于精密钢管的生产范畴。
（ⅲ）、水压高压压爆测试，夏氏低温冲击及低温落锤打击测试是专门针对气囊管提出的检测要求，进一步反映了气囊管技术条件的复杂和严谨；
（ⅳ）、安全带用钢管不仅提高了抗拉强度的要求，并且要求“无氧正火”，对钢管的内外表面提出了不允许有缺陷的要求，国内只有我们达到此要求；
（ⅴ）、对汽车安全件钢管的“质量一致性”要求，即钢管生产后必须保证质量始终处于稳定的状态，并有15年质量寿命的要求。
符合要求只有国外钢号10MnNiCr；碳含量相当10#钢，Mn含量1.1~1.6%，Ni含量0.3%左右，在国内没有相同的钢号的情况下，克服种种困难，我们提供了完全能满足性能要求的汽车安全气囊钢管。
中国国内汽车2011年产量1842万辆，其中中低档车60%约1105万辆，每辆车配二个气囊所需钢管11050吨，中高档车30%约553万辆，每辆车配四个气囊所需钢11060吨，高档车10%约184万辆，每辆车配六个气囊、十八个气帘所需钢管22080吨，共44190吨，2011年中国汽车保有量1.06亿辆,按1%维修率,每个二个气囊计算,维修市场1000吨，出口5000吨，目前市场需求50190吨。
从生产钢管企业目前主有欧洲、美国二家企业生产，亚洲尚是空白,本项目填补亚洲生产汽车安全气囊钢管的空白。
1.5编制依据和原则
1.5.1编制依据
①####轴承钢管有限公司提供的项目建议书。
②####轴承钢管有限公司提供的基础资料和生产工艺资料。
1.5.2编制原则
①充分利用和发挥公司已获得的创新成果和质量标准管理经验，以节约项目投资和缩短建设的周期。
②合理安排设计车间、仓储、减少人流、物流的相互交叉，提高工作的效率。
③设备选型、车间布置，要有前瞻性，既要考虑当前的应用，又要机动灵活、顾及产品结构的调整。
④在设计过程中严格执行国家有关法规、技术规范和规定。
确保产品的安全可靠。
⑤设计中，将遵循国家现行的防火、防爆、劳动安全与职业卫生、环境保护等的有关规定、规范和标准。
1.6可行性研究的工作范围
①产品方案和建设规模的论述
②建设条件
③拟建产品的需求预测
④工程技术方案及公用设施配套情况
⑤原辅料、包装材料供应情况
⑥环境评价及治理意见
⑦人员安排
⑧工程建设实施进度的建议
⑨工程投资估算
⑩项目经济分析和评价
1.7项目目标及主要内容
1.7.1目标
调整产品结构，开发新的经济增长点，提高产品开发能力和工艺的生产水平。
在此基础上，使汽车安全气囊钢管生产达到国际同类产品先进水平。
基本实现技术开发、生产、管理等各环节的信息化整合。
生产规模：
通过本次工程建设，拟建生产规模为年5000吨汽车安全气囊钢管的生产企业。
1.7.2主要建设内容
项目厂房建筑面积为7912平方米，新增冲击试验、手动拉床、万能试验机、淬火机床、退火炉、单梁行车、双梁行车、电动平车、涡流控伤机、超声波探伤机、水爆试验机、标距机、落锤试验机、摩擦焊机、76穿孔机、阿塞尔热轧管机等27台套，形成年产5000吨汽车安全气囊钢管的生产能力。
1.8总投资及资金来源
1.8.1总投资
项目总投资2973万元，其中固定资产投资2703，铺底流动资金270万元。
本项目投资估算编制结果为总投资2973万元，固定资产投资2703万元，铺底流动资金270万元。
投资估算构成如下；
序号
项目内容
投资额（万元）
百分比（%）
一
固定资产
30540
89.84%
1
土地购置费用
1600
4.71%
2
建筑工程费用
4280
12.59%
3
设备及安装工程费
20085
59.09%
4
工位器具费
278
0.82%
5
模具费
1450
4.27%
6
其他费用
274
0.81%
7
预备费
923
2.72%
8
建设期借款利息
1650
4.85%
二
铺地流动资金
3452
10.16%
合计
33992
100
1.8.2资金来源
项目资金的筹措：
企业自筹资金10992万元（其中用于固定资产投资7540万元，用于铺底流动资金3452万元）。
申请银行贷款23000万元。
项目建设期：
二年。
1.9可行性研究报告评价
1.9.1社会效益
通过本次工程项目使####轴承钢管有限公司建成国内铸造装备生产规模较大、质量可靠的生产厂家。
增强企业在国内外市场上的竞争力，为企业的可持续发展打下坚实基础；使企业实现规模效益，为社会作出更大贡献。
1.9.2经济效益
项目建成后，预计新增销售收入72000万元，利税21103万元。
提高行车安全，减少交通事故的发生，具有较好的经济效益和社会效益。
1.10主要数据和经济评价表
表1-2项目主要数据和技术经济指标
序号
项目名称
单位
数据
备注
一、主要数据
1
年产量
吨
5000
2
年销售收入
万元
72000
新增
3
主要工艺设备
台/套
27
4
建筑面积
m2
7912
其中：
新增建筑面积
m2
7912
5
工作人员总数
人
61
新增
6
固定资产投资
万元
2703
7
流动资金
万元
270
新增
8
项目投资总额
万元
2973
新增
二、财务评价
1
财务内部收益率
%
42.40/34.93
税前/税后
2
财务净现值（ic=18%）
万元
40409/26408
税前/税后
3
静态投资回收期
年
4.18/4.58
税前/税后
4
投资利润率
%
48.25
5
投资利税率
%
62.08
6
盈亏平衡点
%
32.22
2.企业基本情况
2.1企业基本概况
####轴承钢管有限公司是一家以生产轴承、轴承套圈和轴承钢管为主的中外合资企业，成立于二OO五年六月，为五洲新春集团成员企业。
公司位于##*市城东经济开发区，总占地面积200亩，总建筑面积61675平方米。
公司总投资2990万美元，注册资金1950万美元，2012年将达到年产轴承钢管3万吨，是中国目前起点最高，质量最佳的专业轴承钢管生产厂家。
2011年，公司共生产钢管19500吨，销售收入21000万元，实现利润1360万元，上交税收600万元。
2010年荣获*市工业企业三十强，名列第十九名，获得*市人民政府转型升级服务奖，2011年获绍兴市工业企业三十优，并顺利通过和谐企业创建考核，荣获*市“文明单位”称号。
公司2011年通过了省级清洁生产审核，国二级安全生产标准化单位审核。
2010年与全球最大的“汽车乘员保护系统”生产商奥托立夫公司合作，制造高附加值的汽车安全气囊用钢管和安全带收卷用钢管。
公司采用的圆钢中频加热穿孔、前后预抽真空等温球化和再结晶退火等工艺填补了国内空白，在2008年12月获##省经贸委省级工业新产品证书，其中双层余热回用全电加热球化炉一台，年加工荒管2.5万吨，每吨节电70KVAH，年节电175万KVAH，
公司目前已经通过ISO16949和ISO14001考评，SKF公司QT3考评；同时也通过了了NSK、TIMENK、FAG等客户的考评。
2.1.1科技人员及研发条件
拥有一支技术力量较雄厚的科技队伍，现有科技人员866人，专职技术开发人员487人，按学历分：
博士22人，本科以上占77%；按职称分高级工程师62人，中级102人。
拥有UG、PRO/E等CAD/CAM软件、MSC、Anycasting等CAE软件，模具温度控制系统，拥有先进绘图仪、微机平台，铝合金轮毂的设计开发已具备国际先进水平。
新品开发周期为30天。
拥有院士工作站、博士后科研工作站、留学人员创业园、国外智力引进示范基地、铸造研究所、科技管理部和产品开发部等29个技术开发和管理部门。
主要检测设备有美国贝尔德直读光谱仪、日本岛津X光探伤仪、美国GOAL滚动疲劳试验机、弯曲疲劳试验机、冲击试验机、德国耐盐雾试验机、综合检测仪、美国布郎三座标仪、动平衡试验机、万能试验机、德国一次谐波测试仪、氦气气体试漏机等。
2.1.2质量体系认证及主要产品销售前景
公司目前已经通过ISO16949和ISO14001考评，SKF公司QT3考评；同时也通过了了NSK、TIMENK、FAG等客户的考评。
“ZCW”铝合金车轮是中国名牌、出口名牌、驰名商标，公司是亚洲最大的汽车铝合金车轮制造企业。
公司产品包括800万件的汽车铝合金车轮，主要与美国通用福特、日本丰田、德国大众等主机厂配套；还有1500万件的摩托车铝合金车轮，全球市场占有率超过30%；公司生产的铸造装备产品先进性始终处于国内同行前列，各项技术性能与进口机旗鼓相当，目前已成功应用于国内各大铝合金车轮、汽车发动机精密铝铸件、高压开关、五金电力、航空航天及国防军工等行业和领域，产品市场占有率及知名度处于国内行业领先地位。
2.1.3万丰集团是快速发展的国际铸造装备供应商
在铸造自动化装备行业，万丰是新兴企业，凭借良好的机制与瑞士ABB、日本发那科等国际巨头合作，迅速发展成为国内铸造装备行业的领先企业。
随着此次固定资产投资项目的逐渐建成投产，公司发展步入新阶段，预计到2015年铸造装备产量将超过500台套，成为国际主要铸造装备供应商。
万丰不久前新推出了一款WFRG280机器人缸盖浇注系统。
该系统是以机器人替代人工进行浇注作业的集成系统。
丁氏同步夹具WFJJ20是万丰科技开发有限公司与ABB公司合作的新产品。
目前，同步夹具缺少是夹具领域不足，万丰科技开发公司从产品低层的设计理念出发开发出准确度很高的同步夹具。
大东浇注臂WFR280或WFR300是万丰科技开发有限公司与ABB公司合作的又一新产品。
本浇注臂本体内采用齿轮传动与普通采用链传动的浇注臂相
比，寿命更长，传动更可靠。
2.2项目建设的有利条件
2.2.1项目地址
####轴承钢管有限公司地处##*市城东经济开发区，紧邻104国道、上三线高速公路，交通十分便利。
工厂所在地区一般高程在黄海标高30米左右，厂区地貌为平原区，土层概况为（自下而上）一层：
黄砂土层，厚1.5-2.5米；二层：
灰砂土层，厚0.5-0.8米；底部很松软，承载能力70kPa左右，是良好的天然地基持力层，地震烈度六级。
厂区属亚热带季风区域，气候温和湿润，雨量充沛，全年平均气温16.4℃，1月平均气温4.2℃，7月平均气温28.6℃。
，年平均降水量1446.8mm，无霜期235天，降水以春雨、梅雨为多。
2.2.2建设条件
（1）交通条件
公路：
工业园区内有上三线和104国道穿越，至上虞和杭甬高速公路相连；
海运：
距宁波港80km；
铁路：
距上虞曹娥站约50km，距宁波站约80km；
航运：
距宁波机场约60km。
（2）基础设施
热电：
意利热电有限公司与青山热电有限公司总装机容量5.1万千瓦，供气、供热能力可达342万吉焦/年。
供电：
工业园区内设有110KV塔山变电所，变电容量63MVA。
供水：
第一期直径D400mm的输水管道已竣工验收，第二期D200mm的输水管道已完工，第三期供水工程根据工业园区发展需要正在规划设计中。
压缩空气：
自建空气压缩站
（3）嵊新污水处理厂概况
a嵊新污水处理厂建设概况
新昌县城市污水综合治理工程包括污水处理厂及相应的排污集污系统。
目前新昌县各企业纳污支管、新昌县城关镇生活污水管网以及拟建的污水输送干管已基本建设到位，污水处理厂尚未动工建设。
为了改善城市环境，保护新昌江和曹娥江的水质，促进新昌县和*市经济的可持续发展，绍兴市政府根据两地的实际情况，决定由*和新昌共同出资，在*北建一座污水处理厂，将新昌县和*市的污水收集后进行统一处理，并由嵊新污水处理厂建设筹建办公室负责筹建。
原计划建设的新昌县污水综合治理工程中污水厂内容则不再实施。
目前该项目立项已经绍兴市发展计划委员会绍市计投[2003]59号批复。
污水处理厂选址在*市北部的严坑村。
b嵊新污水处理厂规模
嵊新污水处理厂总规模30万t/d，总投资30030万元，分二期建设，一期15万t/d，截污干管按30万t/d建设。
一期工程已全部完工。
3.产品方案
3.1产品的技术来源
根据汽车安全气囊钢管业发展需求，结合国际装备业发展形势，在现有科研条件的基础上，通过出国考察学习、消化、吸收、再创新，研制具有自主知识产权的安全气囊钢管自动化单元。
3.2产品技术特点
铸造装备自动化单元具有结构紧凑、控制稳定、自动化程度高、工艺合理等特点，适合所有轻合金铸造行业。
3.2.1整体结构设计
目前国际上只有一台机器人对应为两台或四台铸造机进行配套应用，主要问题为重力机的布置及机器人的移动浇铸速度与重力机的生产周期无法合理配套。
项目产品通过重力铸造机小型化设计、保温炉研究、机器人研究以及合理的空间布局，实现了一台机器人和六台重力铸造机的合理匹配。
①重力机小型化设计
在不影响重力机使用的情况下，对重力机的设备进行了小型化设计，六台重力铸造机合用一个液压站，使结构更加紧凑；同时采用液压马达、轨道，实现重力机的可移性；通过移动，实现重力机铸造机的交叉布置（但不干涉），布局极为紧凑，将重力机的工作半径压缩在2200mm以内，减少了机器人的运动距离。
②保温炉研究
为了配合实现自动化装备铸造的连续生产，原有的铝液供应系统不能满足单元需求。
于是，在原有熔炼炉的基础上，集成精炼、自动出液、温度控制的铝合金连续熔解保持炉。
③机器人研究
由于机械浇铸臂与重力机的空间作业因素，6自由度机器人系统不能满足功能要求，必须对机器人进行7轴连动开发，增加第七轴的浇铸臂，由于工作臂前端应用环境是高温条件，所以必须给机器人配上冷却、温度与位置传感系统及防护系统。
④空间布局
公司所特有的“一拖六”技术，重点是在重力机的布局采用适合机器人运动特性的圆外，其余轴全部走直线运动，在运动节点处走圆弧运动，使浇包内铝水运行平稳，便于提升整体运行速度。
轻合金铸造自动化装备样图
3.2.2核心机构设计
①第七轴设计
机器人浇铸功能全部由第七轴来实现，一方面将机器人本体1－
6轴与高温高辐射的取液口隔离开，另一方面即使第七轴发生故障因其与机器人本体无直接关联，维修成本与难度均得到大幅度下降，加快了故障的排除速度提高设备开机率，同时由于增加的第七轴设计空间较大，也给冷却装置安装提供了必要的空间，无故障运行时间可达2万小时，是国外同类机的3倍以上，并且通过第七轴的设计变化可以进入结构复杂的模具中心实现浇铸。
②浇包设计
铝液浇铸机器人系统配备有一个用于舀取和浇铸铝液的浇包。
一般浇包为铸铁材质（HT200），具有良好的保温性和使用的耐久性；在旋转浇包设计时我们在浇包容积上使用了线性设计并用UG三维模拟验证。
在集成系统软件上应用了线性数据自动计算模式，用户可以直接在操作终端输入产品重量数据，内置程序即可通过数据算法实现浇包内界质的重量自动定量，并且定量精度控制在0.15Kg以内，彻底杜绝了原人工浇铸时铝液多余回倒，过少产品报废的不良情况，也减少了铝耗与重熔燃料浪费。
③安全保护装置设计
项目产品设计了可移动的重力铸造机，在6台机正常工作前，铸造机可以通过移动，实现重力机的交叉布置，浇铸中人员无法进入机器人工作区，保证了操作人员的安全；同时为提高安全防护等级，增加光栅保护装置，特别是当重力机失效移出工作位置时，光栅保护功能生效，当人员一旦进入机器人专用工作区间，光栅系统将立即报警同时机器人停止工作，人员离开后自动投入运行。
3.2.3控制技术设计
①系统集成控制技术
项目采用PAC控制技术，PAC控制技术配合了PLC和PC各自的优点，将PC强大的计算能力、通讯处理、广泛的第三方软件与PLC可靠、坚固易于使用等特性最佳地结合在一起，取消了中间环节，数据通讯全部内置，所有模块全部集中在同一主板上，使该系统具有良好有操作界面与强大的数据计算存储功能。
②重力铸造机的调度控制
由于在实际的生产过程中，存在着人员、模具、设备等等很多不确定因素，这些因素都会影响到系统的运行，所以系统设计了重力铸造机的调度机制。
研究内容主要包括中断、倒回、失效功能的实现。
在系统自动运行的过程中，如果需要，操作者可以控制操作盒上的“循环暂停”按钮，系统会自动根据其他重力铸造机的运行状态绕过对此台重力机的浇铸而进行对其他重力机的浇铸，如果没有重力机可以进行浇铸，机器人会运行到此台重力机的浇铸等待位置进行等待。
当操作者按下操作盒上的“循环继续”按钮，系统会继续浇铸循环。
如果机器人等待时间过长，而没有重力铸造机可以进行浇铸，系统会自动将铝液倒回保温炉内或其他用户选择的地方。
此等待时间在系统调试时，可以根据用户的经验进行设定。
当然，操作者也可以直
接按下操作盒上的“铝液倒回”按钮，强制系统将铝液倒回。
在系统自动运行进行浇铸时，系统会根据每台重力铸造机操作者的“取水”信号先后顺序进行合理的排列，遵从“先到先得”的规则进行浇铸。
如果有重力铸造机停机“失效”或者“循环暂停”，系统会自动处理下一台最优先的重力铸造机。
避免出现等待时间过长的情况降低系统工作效率。
等待浇铸中，如本次机器人取料为该机台浇铸，则该机台会自动声光报警，提醒操作者注意将来实施浇铸作业，浇铸完再自动转入下一机台报提醒报警。
③冷却水控制技术
重力机在机器人浇铸完成后，通过内部数据通讯可即时获得浇铸状态，再根据可变的参数设定值，自动控制冷却水电磁阀；并且还可通过模具热电偶，随时采集具各点温度，通过温控仪自动实现点动式冷却；实现冷却水控制科学单一化，使产品品质单一可控，质量的一贯性得以极大提高，产品制成率由原来的91％提高到95.4％。
3.2.4铸造工艺研究及参数的确定
铝合金铸造工艺主要涉及浇铸、保温、冷却三部分，其中又以浇铸和冷却为最重要。
为了更好的适合不同产品的浇铸工艺要求，每次浇铸均可单独设置分段浇铸速度参数与时间参数，浇铸速度可根据需要设为N段，每段还可任意设置在该段内完成浇铸的时间长度，只要将这些参数确定，项目产品就可能实现最佳浇铸方式，保证产品的浇铸质量；而冷却过程却要根据产品不同臂厚、位置等原因，确定冷却水的用时用量，同时还要考虑产品的顺序凝固原则；只有这样，才能保证产品的质量。
4.国内外行业发展现状和趋势
4.1国内外产业发展现状
从生产钢管企业目前主有瑞典奥托立夫公司（AUTOLIV）、美国天合汽车集团（TRW）二家企业生产，亚洲尚是空白,本项目填补亚洲生产汽车安全气囊钢管的空白。
近20年来，由于劳动力成本的上涨，西方发达工业国家铸造工业的相对萎缩，生产的重心向发展中国家转移，这为我国的铸造业带来良好的机遇。
随着铸造业的发展，我国铸造装备制造业也得到了长足发展，技术装备的设计和制造能力有了明显增强。
目前，我国铸造装备制造业工业增加值仅次于美国、日本和德国，位居世界第4位，我国装备制造业的年均增速是17.6%，几十种产品产量居世界第一位，研发出的具有国际先进水平的重大装备日益增多。
但就技术水平而言，相比发达国家还存在较大差距，主要体现在：
4.1.1成套能力弱
近几年来，国内企业通过引进技术、合作设计、合作生产、自主开发等多条途径，已能生产大批高水平、高质量的单机产品，但缺乏一批具有系统设计、系统成套和工程总承包能力的供应商。
这就造成大量成套设备不得不依赖进口。
国际上，20世纪80年代，日本的产业机械工业就大力倡导和培植装备制造业的装备成套、工程服务等总承包能力，目前，工程产业创造的产值已经相当于产业机械工业的总产值的80%。
4.1.2自动化程度低
在国内，除部分汽车车轮生产厂家采用低压铸造机半自动生产外，其他大部分生产厂家仍采用比较落
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