智拓精文最新先进数控机床重点科研开发项目分析报告.docx
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智拓精文最新先进数控机床重点科研开发项目分析报告
【智拓精文】最新先进数控机床重点科研开发项目分析报告
目录
一、项目概述
1、项目的意义和必要性
2、国内外现状和技术发展趋势
二、申报单位概况
三、技术可行性分析
1、机床主要技术规格
2、已完成的研发情况
3、机床的技术特点（创新之处）
四、市场调查及需求预测
五、项目实施方案
六、投资估算、资金筹措
七、经济、社会效益分析
八、项目风险性及不确定性分析
九、可行性研究报告结论
一、项目概述
1、项目的意义和必要性
中国机床工具行业的快速发展，受到世界机床制造业界的瞩目，代表着当今机床技术发展主流的数控机床，更是异军突起，国产数控机床在高速、多轴、复合、精密以及自动化等方面都取得明显的进展，从不同方面表明中国机床已跨入世界机床制造业的第一方阵。
国产数控机床也从发展期进入成熟期。
但是，我国目前高档数控机床或成套成线设备的开发、生产能力，在品种、质量和数量上还不能适应市场的需求，目前急需的高档数控机床设备，高速加工中心，多轴联动加工中心、精密大型龙门镗铣床和精密落地镗铣床等国内企业还不能很好满足，产业化水平尚待提高。
相对数控机床主机来说，我国功能部件生产企业和发展更显滞后。
功能部件不仅决定着机床的整体性能，还占到机床成本的主要，其发展状况直接关系到机床的竞争力水平，理顺和做大做强一批数控机床企业，已迫在眉睫。
作为龙门镗铣床常用的为工作台移动，龙门固定式的机床，而工作台作为运动部件，上面放置工件在床身导轨上来回移动，床身的长度必须大于两倍工作台的长度，床身的导轨承重随着工件重量增加而增加，床身结构随着负载的增加而变得越来越复杂，导轨随着工件加长，加工越来越复杂，整个机床的复杂系数的提高，加工成本，装配成本都提高了，因此工件不是很长的情况下，一般采用常用的龙门固定式的镗铣床。
对于工件长度大于十米的机床，采用龙门移动式的机床可节约场地。
由于工作台是固定的，对工件只起支撑作用，对工作台的加工精度要求不高，工作台没有很长的导轨面加工，可节约加工成本及相应的导轨装配、维护成本；工件放在不动的工作台上而由龙门来回移动加工，可避免老式工作台来回移动由于承载不够引起的各种问题，同时对于重型、长型工件，龙门移动式机床就可以发挥它得天独厚的特点，它可以加大、加宽，尤其加工长度可以延长，广泛地可以满足冶金、航空、铁路、汽车等各行业特大特长件的加工、模具的加工。
我省改革开放20多年来，尤其是最近几年，省委、市委把我省我市作为我国中部城市崛起，建设成装备基地，由农业大省发展成工业化城市，机械工业有很大的发展，但是作为工作母机重型、大型数控化设备的短缺已经严重制约我省机械工业的发展，由于缺乏大重型加工设备，我们的许多产品无法开发，冶金、矿山机械依赖于外省加工，因此，大力发展我省重型数控化机床，用先进的国产化数控设备装备我省机械工业，逐步形成我省重型数控化机床产业化生产体系，必将有力地支持我省装备制造业，提速我省工业化进程的实施。
XX新工重型机床有限公司本着振兴发展XX装备制造业，为我省提供先进的重型数控化机床，在对国内外数控龙门镗铣床技术消化吸收的基础上通过自己创新，研发了XK2725数控定梁龙门移动式镗铣床，除装备公司自身提高加工能力，同时作为产品销往市场，满足不同用户的需求。
主要技术规格：
工作台：
长12000mm
宽2500mm
立柱间距：
3250mm
承重：
90T
工作台通过高度：
1500mm
镗铣头：
主电机功率28/43kw
主轴转速0-3000rpm
扭矩（min）2670Nm
工作行程：
龙门移动（X1、X2轴）14000mm
镗铣头水平移动（Y轴）3750mm
滑枕垂直移动（Z轴）1000mm
进给速度（快速）：
（X1、X2轴）0-5000mm/min（10000mm/min）（无级调速）
（Y轴）2-2000mm/min（3000mm/min）（无级调速）
（Z轴）1-1000mm/min（2000mm/min）（无级调速）
2、国内外现状和技术发展趋势
当前，数控机床现状和发展趋势，可以归纳为“三高”即高速、高精度、高附加值，为了适应这一发展趋势，作为数控机床的关键技术——数控技术得到迅速发展。
实现高速度精度加工，主要有以下三个方面：
（一）CNC数控装置，作为CNC的关键技术主要有：
加工程序的高速处理技术，微细分的平滑曲线生成技术以及与加工形状有关的自适应速度控制技术，大容量程序存储与高速数据传输技术；预测控制、前馈控制、高精度轮廓控制等动态校正技术等。
（二）伺服进给系统，系统应具有较高的进给速度和较大的加速度，同时应尽可能减小低速转矩波动；改善系统的动态性能，减小死区，IGBT换流时间等非线性因素的影响，提高伺报系统的采样频率等。
（三）主轴驱动系统，主轴驱动系统在高速、高精度方面的发展方向主要有：
①通过提高主轴转速和扩大恒功率范围来缩短加工时间，通过减少定位时间和加减速时间来缩短辅助时间以提高效率。
②通过增加主轴系统刚性，减小转速波动以及减轻电机发热，改善冷却条件和提高位置检测元件的精度等措施来提高加工精度。
国际上高速、高效精密数控机床发展趋势中，突现如下特点是：
①针对中国汽车，模具制造所需的如美国辛辛那提、德国GROB、瑞士米克朗、西班牙达诺巴特、日本MAZAK、韩国大宇的五轴联动数控机床。
②就加工中心主轴转速而言立式加工中心多在12000r/min以上，而高速立式加工中心和高速数控铣床主轴转速最高达到了40000r/min。
③工序复合和工种复合是机床集成制造技术发展的基本点，追求的是一次装卡下完成零件的全部加工，这是制造技术发展的总趋势，比如日本MAZAK公司的Inexgrex200-ⅢST五轴车铣复合加工机术，德国DMG的DMV80FD五轴车铣复合加工心等。
中国数控机床的高速化和品种发展上进步明显，中国机床制造业努力把握当今高速、高精这些代表着机床制造业未来的发展趋势，XX多棱数控机床XH2725/5X-10五轴龙门移动加工中心，XX二机XGV2720×6000五轴龙门铣床，北一XHAE2720定梁桥式龙门加工中心都显示了中国在加工中心产品开发上取得新进展。
二、申报单位概况
本公司是由XXXX方新机械有限责任公司和XX新工机械有限公司分别占股比48%和52%组建的实行权责分明，科学管理，激励和约束相结合的内部管理体制，是独立的企业法人，本公司宗旨是：
务实创新，高效管理，提高效益，促进发展，形成科、工一体化的高新科技企业。
公司董事长是一位从事重型机床设计三十多年的国家级专家，公司总工程师是一位从事机床设计和科技管理的教授级高工，公司具有本科以上学历的工程技术人员十余名均为在机床行业从事机床设计工作廿余年以上，有着丰富的经验和扎实的理论基础，公司机床装配骨干也是来自国家重型机床制造厂具有丰富实践经验的老技工，生产组织和质量管理人员也都是来自机床厂的老同志。
公司股东方XXXX方新机械有限责任公司创办于20XX年，建厂于XX新建长堎工业园，通过三年的发展有机床加工设备廿余台，机械加工师付廿余人，大部份均为技术工人，有机械加工车间和装配车间各一座，面积分别有1000余m2，年接受来料加工产值200余万元。
公司另一股东XX新工机械有限公司，创办于20XX年，主要面对国内市场需求，对数控龙门铣镗床数控落地镗床，数控立车的研发制造，同时开发机床的功能部件，比如滑枕式镗铣头等。
三年来经济效益不错，尤其是在重型，高效率，数控自动化龙门镗铣床方面有新的突破和市场拓展，属于科技型的研发公司。
两者的强强联合，创办在XX新建长堎工业园，相信有地方政府、科技部门各方的支持，XX新工重型机床设备有限公司在XX这块红色土壤上，为振兴XX机械工业定能作出新贡献。
三、技术可行性分析
1已完成的研发情况
目前，有实力的厂家纷纷开始投资龙门移动式机床。
在国外，大型的机床公司几乎都能生产，我国近几年也引进不少这样的机床，但很多都是二手货或旧机床，而且卖得比国内新机床还贵，一说明我国目前龙门移动式机床还未引起相关企业的重视，另一方面说明该类机床在我国存在巨大的市场需求，需要我们自己去开发属于我们自己知识产权的数控龙门移动式机床。
20XX年我公司开发设计的第一台龙门移动式镗铣床XK2720，随后在20XX年在第一台的基础上设计开发了XK2720×450（45米），在20XX-20XX年，用户需要一台经济、实用、占地面积小但同时要加工大、重型工件的机床，我公司又设计了XK2725龙门移动式镗铣床。
工作台宽2500mm，工作台的长度12000mm，两立柱间跨度3250mm，龙门的行程14000mm。
该机床比同类型的2.5米的非龙门移动式镗铣床不仅加工宽度要大些，而且承载能力要高、占地面积小；不仅制造成本低，而且易于维护；最重要的另一个优越性；就是龙门移动式机床的可扩展性，该机床可配回转台，可实现数控车、铣、镗、钻为一体的加工中心；该机床的床身和工作台可以随工件的加长而加长；也可再配备一动梁、固定式龙门，形成组合式机床。
该机床的设计充分应用“静压导轨”“同步轴功能”“双齿轮无间隙传动”“导轨卸荷”“平衡油缸”“主轴卸荷松刀”等国内、外成熟的先进技术。
尤其同步技术的采用，为龙门移动式机床的快速发展及其可靠性和经济性奠定了基础。
本机床采用同步轴功能（双电机、双驱动、双检测同步）控制伺服电机，通过两套齿轮减速箱驱动高精度的双齿轮、齿条传动，实现龙门的同步功能；齿条采用性能优质的德国ATLANTA齿条，同时配置性能优良的双检测装置，保证龙门移动的运动和定位精度；整机配置德国“西门子”功能先进的840D全数字化数控系统。
2技术特点（创新之处）
①本机床的主运动采用自动化程度高、刚性好的方滑枕式镗铣头。
主轴轴承采用特别的组合形式，具有高精度、高负荷、高转速、低温升、长寿命等特点；主变速箱设置油液循环冷却系统避免滑枕热变形；主轴设置自动拉刀、松刀装置，该装置是采用德国著名的厂家SK的拉爪，并配有液压推刀、碟簧自动拉刀装置，可方便地自动的拉紧和脱卸刀具；为防止主轴松刀对主轴及主轴轴承的不良影响，特别设置了卸荷装置将松刀力进行卸荷，从而保护主轴轴承和保证了主轴精度不受松刀的影响。
②本机床的两个同步轴（X1、X2）的导轨（滑座与床身的导轨）采用恒流闭式静压导轨，它具有承载能力高、运动平稳、摩擦系数小、运动精度高、吸振性能好、导轨无磨损等优点，有利于提高数控机床的运动精度、位置精度。
并具有节能降噪、减少维护等特点。
两轴的传动方式即上面提到的双齿轮、齿条传动，采用同步功能控制。
③本机床的Y轴导轨（溜板与横梁的导轨）、Z轴导轨（滑枕与溜板的导轨）都采用进口的聚四氟乙烯软带导轨，以便吸振、降噪、减少驱动能耗。
Y轴、Z轴的进给都采用伺服电机通过减速机驱动高精度滚珠丝杆传动，丝杆、双螺母及丝杆两端支承用的精密组合轴承均预加载荷，消除传动间隙。
横梁的上导轨设置了溜板及镗铣头卸荷用的辅助钢导轨，避免横梁导向导轨受重力弯曲弯形，提高铣头水平运动精度；镗铣头垂直进给配置卸荷油缸，平衡滑枕重量，降低驱动能耗，提高垂直运动精度和定位精度。
④本机床主转动配备了性能优良的两级变速主转动箱，使得本机床的主传动工作扭矩及转速范围大大扩大，在0-3000rpm范围内和主电机的高功率内，任意选择快速运动速度和加工速度；同时四个进给轴都配有高刚性、高强度的齿轮变速箱，以满足机床高的加工要求；两X轴由于负载重，对精度的要求又高（同步性），故采用了双齿轮无隙传动技术来满足机床的高要求。
Y、Z轴的末级传动都采用高刚性的国内知名品牌滚珠丝杠，安装简洁、易于维护。
⑤本机床的床身、工作台、立柱、滑座、横梁等大件都采用优质的高刚性箱形结构优质铸铁件，经两次焖火以消除内应力，提高铸铁件的使用性能。
镗铣头主要有溜板和滑枕组成，它们的材质均采用高强度、高刚性的球墨铸铁作成，经过焖火以消除应力，提高其使用性能。
⑥机床关键部分的导轨，如床身导轨、横梁导轨都采用可自由伸缩的防护罩，以保护导轨不受外界污染和损伤，延长使用寿命。
⑦机床设置故障自动报警与诊断及必要的连锁与自动保护功能，防止误操作或意外事故，保护人身安全，同时避免机床受损。
⑧本机床采用优质的“840D”全数字化数控系统，控制装置采用德国“西门子”性能优良的611UE全数字化的变频调速装置，动、静态特性优异，主轴电机采用德国西门子原装1PH7交流主轴电机，X1、X2、Y、Z（带包闸）四轴进给电机采用西门子生产的原装的1FT6全数字化交流变频调速伺服电机，该电机具有过载能力强、恒功率范围广、免维护等优点，每一轴都配有检测装置进行检测反馈，以保证加工精度和定位精度。
机床的操作按扭站就在右立柱前方，使用方便，配置10”彩色液晶显示器，美观大方，所有的机床操作都可在操作面板上轻按一目了然按扭完成，该操作系统具有螺距误差补偿、反向间隙补偿、刀具半径补偿等多项补偿功能，并具有轮廓编程、参数编程、加工程序模拟等功能，同时具有标准的RSZ32C通讯接口和为编程机连接的MPI接口。
为确保整个数控系统的正常运行，采用了密封性能良好的联体电柜，轴流风扇通风，进风口采用过滤材料防尘，空调保证电柜内元件的正常工作。
四、市场分析及需求预测
我国机床产量居世界第四，数控机床一直保持两位数增长，但与世界发达国家相比，我国机床数控化率还不高，高档数控机床仍主要靠进口。
我国发展高档数控机床有得天独厚的市场空间，特别是未来几年，汽车、冶金、信息和高新技术等产业在我国将会强劲发展。
以汽车工业为代表的机电装备工业对机床工业提出了更高的要求，信息产业是我国增长最快的先导产业，必将为我国机床业发展提供有力支持，以新材料、新能源、自动化等为特征的高新技术产业也将成为我国经济发展的新亮点，其发展需要大量高精、高效率、自动化高档数控机床，国家许多重点项目引发的机床需求也颇为可观。
传统产业技术改造步伐加快，制造装备水平和数控化程度的要求越来越高。
航空、航天等军工产业，为加速新品研发和批量生产能力，每年都有上规模的技术改造投资，需要采购大量的数控机床设备，精密大型龙门数控镗铣床就是其中之一。
可见，开发生产XK2725数控定梁龙门移动式镗铣床具有广阔的市场需求。
五、项目实施方案
1、目标
本项目实施期2年，达到年产XK2725数控定梁龙门移动式镗铣床四台套能力。
2、方案
2.1利用公司股东XX新工机械有限公司的研发队伍，通过加大科技投入将其建设成XX新工设计技术中心（省级）。
2.2利用公司股东XX方新机械有限公司现有厂房、设备，投入必要的资金，进行设备装配基础的改造，装备XK2725数控定梁龙门移动式镗铣床壹台自用。
购买激光干涉仪壹台，准直仪壹台，6m、1m、0.5m平尺各壹件，添置10T行车壹部；6×3m检验平台壹块以及其它有关的装配检测器具。
装配调试
3、工艺技术路线
标准件采购
检验
生产准备
技术准备
科研开发
零件生产
售后服务
包装
整机出厂
在该技术路线中，重点抓两头，即科研开发、装配调试、售后服务。
六、投资估算、资金筹措
本次项目投资估算444.8万元，具体明细见下表。
资金筹措主要来源于XX新工两大股东，原XX方新和XX新工按其股比各自投入。
XX新工
新增主要设备项目明细
序
号
设备（项目）名称
型号
规格
新增
数量
价格
（万元）
制造厂
备注
1
龙门铣
XK2725
12000×2500mm
1台
379
自制
2
装配车间基础改造
350m2
30
3
激光干涉仪
MJS5A
0.16mm
1台
12
成都工具所
4
自准直仪
1”测微
1”
1台
2
中科院成都光电所
最大测量距离30m
5
平直
6、1、0.5（m）
各1把
2
湖南五里量具厂
6
检验平板
6×3（m）
1块
5
湖南五里量具厂
7
行车
10T
1台
4.8
8
其它
10
装备检测器具
合计
444.8
七、经济、社会效益分析
1、经济效益分析
1.1生产规模
本项目建成达产后，形成年生产XK2725数控定梁龙门移动式镗铣床4台套能力。
1.2职工工资、设备折旧大修费、产品制造成本、经营成本、利息支出的费用，生产年平均总成本费用为1500万元（其中固定资产采用分类折旧率计提折旧、房屋、建筑物的折旧率为3.8%，设备分类折旧率为7.9%）。
1.3产品销售价格和销售税率
产品销售价格455万元/台，本项目实施后年销售收入为1820万元。
产品销售税金及附加主要含城建税和教育费附加，各种税率如下：
增值税=（不含税销售收入－原材料、燃料动力费－备品备件）×17%
城建税为增值税的7%
教育附加税为增值税的3%
1.4利润及税金计算
根据年销售收入、总成本费用、销售税金及附加计算利润总额。
生产年份公司年平均利润总额约为250万元。
公司另一出股股东原XX方新承担的来料加工收入及利润平均年为50万元。
综上所述，本项目财务收益较大，经济效益较好，从财务角度评定，本项目是可行的。
2、社会效益分析
2.1对提高地区经济发展水平的影响。
2.1.1有利于提高我国装备制造业水平，为我国工业现代化建设作出贡献。
2.1.2项目建成后，能带动XX地方机床工业的发展，对XX经济来说也是一个新的经济增长点。
2.1.3项目建成后，能带动一批机床配套件生产厂家的发展。
2.2对行业发展的影响
2.2.1为行业发展提供了技术领先，性能优越的工艺装备。
2.2.2可替代进口，节约大量外汇资金。
八、项目风险性及不确定性分析
1.1项目风险分析
1.1.1技术风险
该项目应用的“静压导轨”、“同步轴功能”、“双齿轮无间隙传动”、“导轨卸荷”、“主轴卸荷松刀”等技术都为国内外成熟技术，并多次运用于公司开发的产品，在用户使用效果很好。
通过不断实践改进提高，使其更具科学性、先进性及适用性。
1.1.2人员风险
项目技术为公司科技人员辛勤劳动的结晶，项目技术资料已经整理汇编为公司技术档案，公司采取技术股分红激励工程技术人员，吸引人才、留住人才，让工程技术人员聪明才智得到充分发挥。
1.1.3市场风险
项目技术先进、成熟，符合当今数控龙门镗铣床的技术发展趋势，满足当代高精度、高效率、高自动化数控机床的需求，产品将以其优越的性能，优良的性价比，占领国内市场，因此该产品市场风险小。
1.1.4政策风险
该项目符合国家产业政策，也符合环保、节能要求，属国家支持发展项目。
1.2不确定性分析
a、盈利平衡分析
以生产能力利用率表示的盈亏平衡分析如下：
总固定成本
不含税销售收入－总可变成本－销售税金及附加
盈亏平衡点=—————————————————×100%
161.44
1820－1162.25－11.98
=—————————×100%=24.99%
即年产销售XK2725数控定梁龙门移动式镗铣床2.5台就可保本，风险较小。
b、敏感性分析
为测算建设项目可能承受的风险程度及项目在财务上，经济上的可靠性，避免作出错误决策，有必要分析产品销售价格，经营成本，产品销售量等因素的变化对所得税后投资财务内部收益及投资回收期的影响，从敏感性分析得出，产品销售价格对内部收益率影响较大，经营成本造成的影响次之，它们是影响内部收益率大小和投资回收期长短的主要因素，同时也可以看出，该项目有较强的承受风险的能力。
综上所述，本项目财务收益较大，经济效益较好，以财务角度评定，本项目是可行的。
九、可行性研究报告结论
XK2725数控定梁龙门移动式镗铣床是利用当今世界先进技术，走科技创新道路研制出来的高技术产品，将有力地推动我国装备制造水平的提高，它应用的“静压导轨”同步轴功能“双齿轮无间隙传动”“导轨卸荷”“主轴卸荷松刀”等国内外成熟技术，尤其同步轴功能“主轴卸荷松刀”技术的应用。
提升了数控龙门镗铣床的性能和品质。
采用德国西门子840D功能先进的全数字化数控系统，先进的伺服进给系统，改善了系统的动态性能，增加主轴系统刚性，改善主轴内冷条件，提高数控机床的加工精度等一系列措施，都符合当今数控龙门镗铣床的技术发展趋势，满足当代对高精、高效、高自动化数控机床的需求。
本项目确定的建设方案和技术方案，能满足生产规模的要求，符合公司的实际情况和发展方向，是合理的。
通过对本建设项目实施达产后经济效益和社会效益的分析表明，项目的经济效益和社会效益较好，承受风险能力较强。
综上所述，本项目在技术上、市场上和经济上是可行的，建议尽早批准立项实施。
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