E型汽油机缸体、缸盖机加生产线示范工程申报书

受理编号： 密 级：“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题申报书课题名称：XX汽车E型汽油机缸体、缸盖机加生产线示范工程 课题责任单位（盖章）： 重庆XX汽车股份有限公司 课题组长： 课题年限： 20 10 年 6 月 至20 13 年 3 月填报日期： 20 10 年 5 月 30 日二一年 五月填 写 说 明为建立统一、规范的专项信息管理制度，加强专项信息的管理，特设计“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题申报书格式和填写要求。一、请严格按照表中要求填写各项。二、课题可行性研究报告只能由法人提出，可以由一家单位组织，也可以由多家单位联合组织，牵头单位为课题组织实施的责任单位。每个课题只能有一家责任单位和一个组长。课题组长由课题责任单位指定。三、课题可行性研究报告由课题责任单位编写，报专项实施管理办公室。四、课题可行性研究报告中第一次出现外文名词时，要写清全称和缩写，再出现同一词时可以使用缩写。五、组织机构代码是指课题责任单位组织机构代码证上的标识代码，它是由全国组织机构代码管理中心所赋予的唯一法人标识代码。六、编写人员应客观、真实地填报报告材料，尊重他人知识产权，遵守国家有关知识产权法规。在课题可行性研究报告中引用他人研究成果时，必须以脚注或其他方式注明出处，引用目的应是介绍、评论与自己的研究相关的成果或说明与自己的研究相关的技术问题。对于伪造、篡改科学数据，抄袭他人著作、论文或者剽窃他人科研成果等科研不端行为，一经查实，将记入信用记录。一、课题基本信息课题名称XX汽车E型汽油机缸体、缸盖机加生产线示范工程课题密级公开预计完成时间2013年3月课题活动类型应用基础研究 应用开发 产业化开发 其他预期成果类型专利 技术标准 新产品（或农业新品种） 新工艺新装置 新材料 计算机软件 论文论著 研究报告其他课题责任单位信息单位名称重庆XX汽车股份有限公司单位性质企业通讯地址邮政编码所在地区重庆市单位主管部门联系电话组织机构代码传真号码单位成立时间 1996年10月31日电子信箱课题组长信息姓名性别男出生日期职称最高学位从事专业固定电话移动电话传真号码电子信箱证件类型证件号码联合单位信息单位名称单位性质企业高等院校课题经费来源（万元）总经费26,800.00中央财政投入8,900.00地方财政投入1,800.00企业投资16,100.00银行融资0其他0经费备注无 课题简介（简要说明课题立项的必要性、课题目标、技术方案、筹资方案、组织方式、相关基础条件等）1.1 课题立项的必要性随着国民经济快速发展，我国汽车产量迅猛增长。2009、2010年预计国内汽车产销量均将超过1300万辆，保持较高的产销能力和增长速度，国内汽车行业呈现出前所未有的高速发展局面，中国汽车市场的巨大潜力得以充分体现，也可以看出国内需求量仍保持较高水平。在产销量不断攀升的过程中，我国汽车制造企业在产品工艺技术、制造质量、生产成本等方面也暴露出与国际先进水平存在较大差距，严重影响了自主品牌汽车的市场竞争能力。我国已成为第一汽车生产大国，但并非生产强国，尤其在汽车研发核心技术和制造技术上与国外相比有较大差距。加工设备方面，我国汽油发动机的缸体、缸盖的加工多采用单机或自动线的形式，而国外多采用柔性生产系统。国内高档发动机生产厂家汽油机缸体、缸盖的加工也多采用进口专用设备、加工中心或进口的自动线，进口设备价格高、消耗大量外汇储备，同时也使得国产高档数控机床市场空间很小。因此，研究开发具有自主知识产权，达到国际先进技术水平的高效、精密汽油发动机缸体、缸盖柔性自动线，替代进口产品，已成为国内汽车行业必须解决的问题。2009年，“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项全面实施，其中一大批具有自主知识产权的高档数控机床主机类研发课题重点实施，大部分课题将于2010年结题，届时将有大量的国产高档数控机床如高速、精密加工中心等呈现于国人面前。为提高国产高档数控机床知名度，提升国产高档数控机床的市场竞争力，提升国产高档数控机床的品牌力量，开展数控专项国产高档机床的应用示范工程项目是必须的。汽车行业是我国数控机床行业的最大用户，选择汽车行业进行应用示范更具有举足轻重的作用，意义重大。重庆XX汽车股份有限公司是中国重要的汽车生产基地，拥有达到国内领先技术水平的汽车发动机产品，目前已拥有多条缸体、缸盖两大零部件机加生产线，积累了丰富的生产线建设经验，但生产线多采用进口设备，成本较高。目前公司正在建设达到国际先进技术水平的E型汽油机缸体缸盖的生产线，与2009数控专项承担单位大连机床集团有限责任公司和大连理工大学共同申报该E型汽油机缸体、缸盖机加生产线应用示范项目。在实现数控专项产品应用示范作用的基础上，降低产品的生产成本、提升产品的市场竞争力和品牌价值。综上所述，开展本应用示范课题是提高国产高档数控机床知名度、市场竞争力和品牌力量的需求，是提高我国汽车发动机自主品牌产品的制造质量、降低成本的需求，是提升我国国产汽车产业市场竞争力和品牌价值的需求。在此基础上，通过本课的应用示范，能够促进我国机床和汽车行业由技术引进型向技术自主型转化，促进国内制造业由制造型向创造型转化，具有长远的影响意义，预计将具有显著的经济和社会效益。1.2 课题的总体目标应用2009数控专项产品高速或精密卧式加工中心，开发具有自主知识产权、达到国际先进技术水平的汽油发动机缸体、缸盖机加柔性自动线，用于XX自主品牌E型汽油发动机缸体、缸盖的加工，在XX汽车建立应用示范基地，达到年产E型汽油机缸体、缸盖15万件，实现国产汽车行业应用示范作用。掌握汽油发动机缸体、缸盖柔性自动线设计、制造的核心技术和汽油发动机缸体、缸盖高精度加工工艺技术，拟定汽油发动机缸体、缸盖柔性自动线的技术规范或标准。1.3 课题的技术方案针对当前汽油发动机缸体、缸盖机加柔性自动线国际国内技术水平现状及发展趋势，结合本课题的任务及联合参与单位包括用户企业、数控机床企业、研发单位等特点，充分利用申报单位已有的技术和人才资源，研究生产线关键制造装备技术与工艺优化技术；汽油发动机缸体、缸盖机加生产线关键技术；多品种混流技术及敏捷物流系统集成应用技术，实现主要由国产高速加工中心等装备组成的发动机缸盖、缸体敏捷柔性自动加工生产线。其技术路线如下图所示：1.4 课题的筹资方案项目资金通过申请中央财政经费、地方财政经费，以及项目承担单位自筹经费解决。1.5 课题的组织方式项目的实施和完成坚持“产、学、研、用”相结合，各司其职，相互配合，发挥各合作单位优势；关键技术、共性技术等由各联合单位共同研究解决，培养研发队伍，形成完备的“产、学、研、用”相结合的技术创新体系，为项目的完成以及整体研究能力、开发能力、创新能力的提高奠定基础并形成集成优势。重庆XX汽车股份有限公司作为项目主要责任单位，公司内部成立课题的专项领导小组，严格按照国家有关规定，按计划进度督促、检查项目的实施情况，协调处理执行过程中的重大问题，督促各项目联合单位和人员按各自的计划目标完成项目中规定的研究任务，并保证人力、资金的投入，有义务确保专项资金的合理投入和使用，对专项资金实行独立账户、独立核算，保证专款专用。按照规定完成对于项目成果E型汽油机缸体、缸盖机加生产线的应用验证和可靠性考核，凭借其在国内汽车行业的影响力，完成课题对于数控专项产品的应用示范作用。各联合单位内部同样组成项目的专项领导小组，并指定负责人，负责项目的实施、组织管理及联合单位之间的协调配合工作。大连机床集团有限责任公司在完成2009数控专项的基础上，进一步研究数控专项产品的应用技术，研究相关的生产线技术，开发针对XX汽车E型汽油机缸体、缸盖的达到国际先进技术水平的柔性自动机加生产线，为课题应用示范提供产品。大连理工大学作为技术研究的联合单位，有义务解决研发柔性自动机加生产线的关键技术问题，为保证课题的顺利实施提供技术支持。1.6 课题的相关基础条件（1）重庆XX汽车股份有限公司重庆XX汽车股份有限公司系中国汽车工业第一阵营企业，国家创新型企业、国际科技合作基地。1996年注册并成为极具竞争力的上市公司，目前拥有2家上市公司、4支股票。通过了ISO9001质量体系认证、TS16949质量体系认证和3C强制认证。在09年度国家企业技术中心评价中汽车行业排名第一，并荣获“企业技术中心成就奖”。XX汽车拥有雄厚的生产实力。在国内拥有重庆、河北、江苏、江西4大产业基地，拥有11个整车和2个独立的发动机工厂，具备了年产汽车200万辆、发动机200万台的能力。汽车产销量多年居中国前四位，品牌价值达216.19亿元。XX汽车始终坚持“以我为主，自主创新”的发展模式，充分利用全球资源，建立了“五国九地、各有侧重”的研发格局，先后推出了XX之星2代、XX之星S460、XX星光4500、XX奔奔、XX杰勋、XX志翔、XX悦翔等多款自主研发产品。2009年，XX汽车全年实现产销汽车140万辆，排名中国汽车行业第四，实现销售收入810亿元，缴纳税金59亿元，连续四年成为重庆市纳税第一大户。XX汽车拥有较为完善的科研体系，形成了以市场为龙头，汽车工程研究院为核心，各控股子公司技术系统为补充，高校、科研院所和供应商为支撑的自主研发体系及合资公司相对独立的研发体系。XX汽车先后分别与重庆大学、吉林大学、北京理工大学、同济大学、上海交通大学和湖南大学6所高校建立了联合工程中心，与国家机动车质量监督检验中心（重庆）、国家客车质量监督检验中心、中国汽车技术中心、国家汽车质量监督检验中心（襄樊）联合建立了试验研究中心。形成了良好“产学研”研发体系。“十五”和“十一五”期间，重庆XX汽车股份有限公司承担了多项国家级和省部级科技项目。其中，承担了“核高基”国家重大科技专项“汽车电子控制器嵌入式软件平台研发及产业化”项目；完成了国家863计划项目“面向汽车电子控制的嵌入式系统开发平台及其应用（2004AA1Z2380）”，并被评定为A等；承担了“ISG型XX中混合动力系统技术平台研究开发”、“XXCV11中混合动力乘用车开发及产业化”、“XXCV8中混合动力轿车开发及产业化”、“XXCV8单燃料CNG轿车开发”、“XX出口轿车自主集成开发与产业化”、“知识驱动的汽车车身创新设计系统及产业化应用”等国家863计划项目，并严格按照任务合同书的进度要求开展工作，在2007年度中期检查评估中，混合动力平台项目被评为A等。（2）大连机床集团有限责任公司大连机床集团有限责任公司成立于1948年。拥有24个全资、控股、参股子公司，其中与美国、德国、日本、韩国、瑞士等国家和地区组建的合资公司8个，在国内率先全资并购美国英格索尔2个子公司，70%控股德国兹默曼公司。企业销售收入连续8年居全国机床工具行业首位，2008年，集团公司进入世界机械500强（排名462位）、中国机械500强（排名54位）和中国机械500大（排名65位），2009年进入中国企业500强第486位。日前，日本生产资料市场杂志评出世界机床产值前20强企业，本集团公司位列第9，名列中国企业第一位。2007年是中国机床工具行业自主创新、数控产值、产品销售收入、精心创品牌、产品出口先进会员企业；2008年是数控产值十佳、产品销售收入十佳、出口创汇十佳、精心创品牌活动十佳企业、自主创新十佳企业。2009年是数控产值十佳、产品销售收入十佳、出口创汇十佳、精心创品牌活动十佳企业、自主创新十佳企业。2009年实现产品产值85亿元，实现销售收入105亿元，实现利税6.15亿元，出口5440万美元。公司目前主要产品有：立、卧式加工中心、大型龙门式加工中心、数控组合机床及自动线、柔性单元、柔性制造系统、行业专机等，其中数控组合机床及自动线位居行业排头兵，国内市场占有率达35.5。最近几年，大连机床集团有限责任公司应用通过并购、合作获得的国际先进技术研发了MDH系列高速精密卧式加工中心及MDV系列高速精密立式加工中心，经大连市科技部门鉴定达到国内领先水平，接近国际先进水平。（3）大连理工大学大连理工大学是列入国家“211工程”和“985”建设规划，由教育部、辽宁省和大连市共同建设的我国知名重点高等学府。学校现有中国科学院和中国工程院院士10人，双聘院士13人，3个国家重点实验室，1个国家工程研究中心，1个国家级技术转移中心，1个国家级技术中心，3个教育部重点实验室，2001年以来，学校共获国家级教学、科技奖励28项，省部级教学、科技奖励159项。大连理工大学机械工程学院历史悠久、师资力量雄厚，学院以国家重点学科“机械制造及其自动化”为主体，以辽宁省重点学科“机械电子工程”、一级学科“机械工程”和二级学科“精密仪器及机械”为依托；立足于“精密与特种加工”教育部重点实验室和“先进装备制造技术”与“微系统与微制造”两个辽宁省高等学校重点实验室。学院在国内很早开始从事数控加工技术、国产化中、高档数控系统开发和关键技术研究，如机床优化设计技术、机床动静态特性技术、刀库机械手、可靠性研究、高速切削技术等，先后承担并完成了一批我国国防和航天等方面急需且具有重大意义的科技攻关课题，其中有国家八五重点科技攻关项目“数控仿形加工中心控制系统”和航天部862工程项目“大型蜂窝型面数字化测量加工设备”等，取得过国家技术发明一等奖、国家教委科技进步奖、航天工业总公司科技进步一等奖等多项奖励和技术成果。二、课题立项的必要性分析2.1课题与专项、项目目标和任务的相关性（说明课题任务在完成专项、项目目标和任务中的作用）本课题是2011年“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项规划的重点研发项目，符合定向及择优指南课题66的方向1，课题名称XX汽车E型汽油发动机缸体、缸盖机加生产线示范工程，是国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)的重要研究内容之一，符合国家中长期科学和技术发展规划的目标。随着国民经济快速发展，我国汽车产量迅猛增长。2009年1-11月，得益于国家汽车产业各项措施的实施，国内汽车产销量双双超过1200万辆，至此中国超越美国和日本成为世界第一大汽车生产国和最大的汽车市场。2010年预计国内汽车产销量仍将超过1300万辆，保持较高的产销能力和增长速度，国内汽车行业呈现出前所未有的高速发展局面，中国汽车市场的巨大潜力得以充分体现，也可以看出国内需求量仍保持较高水平。我国已成为第一汽车生产大国，但并非生产强国，尤其在汽车研发核心技术和制造技术上与国外相比有较大差距。加工设备方面，我国汽油发动机的缸体、缸盖的加工普遍采用单机或自动线的形式，而国外多采用柔性生产系统。国内高档发动机生产厂家汽油机缸体、缸盖的加工也多采用进口专用设备、加工中心或进口的自动线，进口设备价格高、消耗大量外汇储备，同时也使得国产高档数控机床市场空间很小。因此，研究开发具有自主知识产权，达到国际先进技术水平的高效、精密汽油发动机缸体、缸盖柔性自动线，替代进口产品，已成为国内汽车行业的必须解决的问题。2009年，“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项全面实施，其中一大批具有自主知识产权的高档数控机床主机类研发课题重点实施，大部分课题将于2010年结题，届时将有大量的国产高档数控机床如高速、精密加工中心等呈现于国人面前。为提高国产高档数控机床知名度，提升国产高档数控机床的市场竞争力，提升国产高档数控机床的品牌力量，开展数控专项国产高档机床的应用示范工程项目是必须的。汽车行业是我国数控机床行业的最大用户，选择汽车行业进行应用示范更具有举足轻重的作用，意义重大。重庆XX汽车股份有限公司是中国重要的汽车生产基地，拥有达到国内领先技术水平的汽车发动机产品，目前已拥有多条缸体、缸盖两大零部件机加生产线，积累了丰富的生产线建设经验，但生产线多采用进口设备，成本较高。目前公司正在建设达到国际先进技术水平的E型汽油机缸体、缸盖的机加生产线，与2009数控专项承担单位大连机床集团有限责任公司和大连理工大学共同申报该E型汽油机缸体、缸盖机加生产线应用示范项目。在实现数控专项产品应用示范作用的基础上，降低产品的生产成本、提升产品的市场竞争力和品牌价值。开展本课题应用示范项目，开发达到国际先进技术水平的汽油发动机缸体、缸盖柔性自动机加生产线对提升我国装备制造企业的设备开发、制造能力及工艺集成能力，改变我国大多汽车企业依靠欧美、日韩等国进口设备及集成工艺的状况意义重大。2009年，大连机床集团有限责任公司承担“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项项目“系列高速立、卧式加工中心”（课题编号2009ZX04001-011）和“系列精密立、卧式加工中心产品研发”（课题编号2009ZX04001-021），项目研发的高速、精密加工中心达到或超过国际先进技术水平。本课题以此两类专项产品为主要组成部分。开展本应用示范课题能够提高国产高档数控机床知名度、市场竞争力和品牌力量，能够提高我国汽车发动机自主品牌产品的制造质量、降低成本，是提升我国国产汽车产业市场竞争力和品牌价值的需求。通过本课的应用示范，能够促进我国机床行业和汽车行业共同发展，由技术引进型向技术自主型转化，具有长远的影响意义，预计将具有显著的经济和社会效益。2.2课题与示范工程，以及其他项目（课题）的关系本课题是“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项2011年定向重点支持的应用示范工程项目，课题以2009数控专项的主机类课题产品为基础，主要应用大连机床集团有限责任公司承担的“系列高速立、卧式加工中心”（课题编号2009ZX04001-011）和“系列精密立、卧式加工中心产品研发”（课题编号2009ZX04001-021）项目的研发成果。课题与2009数控专项紧密衔接，是2009数控专项高档数控机床主机类课题的必要组成部分。通过课题的顺利实施，能够带动和促进相关功能部件如滚珠丝杠、直线导轨、精密主轴、精密回转工作台、刀库机械手以及数控系统等生产研发单位的发展，促进相关专项课题的研发；能够促进相关共性技术如可靠性设计技术、绿色设计技术等研究单位的发展；通过课题的应用示范作用，能够为重大专项其他主机类课题打开市场、打出知名度、扩大影响，促进数控专项主机的全面应用，促进重大专项各重点任务的完成。2.3课题预期解决的重大问题2.3.1建设以国产高档数控机床为主的汽油机缸体、缸盖机加生产线示范工程 以大连机床集团有限公司自主研发的卧式加工中心为主要加工设备，建设XX汽车E型汽油机缸体、缸盖机加生产线示范工程，改进国产装备的可靠性与精度稳定性，提高国产装备应用率，降低制造成本，掌握国际先进性水平高精度发动机加工制造技术，支撑汽车自主化制造。2.3.2解决生产示范线关键技术问题（1）高速切削与精密加工技术（2）生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术（3）自动线可靠性技术（4）生产线协同设计与工艺优化技术（5）在线自动检测技术多传感器融合的在线自动检测技术（6）动态综合补偿技术（7）生产线多品种混流（轮番）技术生产线工装夹具柔性化技术（8）敏捷物流系统的研究与集成应用敏捷生产线物流系统单元可重构技术与集成应用三、课题目标和任务3.1 课题总体目标，考核指标（技术和经济效益指标，示范基地、中试线、试验平台和基地、生产线及其规模等相关产业化指标）3.1.1课题总体目标1）应用2009数控专项产品高速或精密卧式加工中心，开发具有自主知识产权、达到国际先进技术水平的汽油发动机缸体、缸盖柔性机加生产线，用于XXE型汽油发动机缸体、缸盖的加工，在XX汽车建立应用示范基地，达到年产E型汽油机缸体、缸盖15万件以上，实现国产汽车行业应用示范作用。2）掌握汽油发动机缸体、缸盖柔性机加生产线设计、制造的核心技术和汽油发动机缸体、缸盖高精度加工工艺技术，拟定汽油发动机缸体、缸盖柔性机加生产线的技术规范或标准。3）生产线设备开动率85%，可靠性指标MTBF（Mean Time Between Failures:平均故障间隔时间）达到800小时。4）培养一支技术过硬、自主研发能力强、创新水平高的高素质研发队伍，具备系统研发先进汽油发动机缸体、缸盖柔性自动机加生产线的能力。5）在国内外高水平刊物发表学术论文10篇，形成3项以上的专利技术或专有技术。3.1.2课题考核目标1 技术考核指标1）知识产权项目预期申报国内发明专利或实用新型专利3项。2）技术标准预期制定汽油发动机缸体、缸盖柔性自动机加生产线相关的企业技术规范或标准3项，在企业内应用成熟并完善后，积极申报国家或行业标准，当具备一定条件后，申报国际标准。3）论文论著 预期在国内外高水平刊物发表学术论文10篇以上。2 产品考核指标1）发动机指标项目的目标产品XX汽车E型汽油机达到国际先进技术水平，具有自主知识产权，年产量应在15万台以上，满足环保低碳要求，达到国IV级排放标准以上。2）生产线指标完成E型汽油机缸体机加柔性生产线1条，年加工E型汽油机缸体15万件以上。完成E型汽油机缸盖机加柔性生产线1条，年加工E型汽油机缸盖15万件以上。机加柔性生产线应用数控机床专项支持研发的设备（高速/精密卧式加工中心）台数比例不低于60。机加柔性生产线应用数控机床专项支持研发的设备（高速/精密卧式加工中心）合计不低于35台套，与进口同类设备相比机加生产线节省投资30%以上。机加柔性生产线能够满足XX汽车E型汽油机2个以上系列产品多批量的轮番生产。机加柔性生产线采用先进的自动连线技术和控制技术，工序能力指数CpK1.33。机加柔性生产线设备开动率85%，可靠性指标MTBF800小时。开展高速/精密卧式加工中心性能验证、可靠性测评及国外同类产品对比试验研究。3 经济效益指标成本低、技术水平高、高效的发动机缸体、缸盖机加柔性自动线会使汽车发动机生产企业获得可观的经济和社会效益。柔性自动线实现了高度自动化，节省大量人力资源；柔性生产线不会因一台设备出现故障而导致整条生产线的停产，提高了生产效率；柔性生产可以方便的实现多品种产品加工，易实现后期改造；这些都会给企业带来可观的经济效益。课题开发的XX汽车E型汽油机缸体、缸盖柔性自动线采用2009数控专项产品高速/精密卧式加工中心为主要设备，技术水平高，同时与国外产品相比成本低。项目研发成功后，达到年加工XX汽车E型汽油机15万台，预计年销售收入约在120，000万元，实现利税约60，000万元。另外，柔性生产线较传统的组合机生产线具有生产线短、占地面积小、机床数量少的特点，从而可以减少能量的消耗，符合国家倡导的节能减排，社会效益明显。3.2主机类产品课题说明在课题执行中如何解决与国产数控系统、功能部件（关键部件）及共性技术的配套衔接关系；数控系统、功能部件（关键部件）、共性技术类课题应说明在课题执行中如何在主机（系统、部件）中进行应用。本课题是“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项2011年定向重点支持的应用示范工程项目，课题以2009数控专项的主机类课题产品为基础，主要应用大连机床集团有限责任公司承担的“系列高速立、卧式加工中心”（课题编号2009ZX04001-011）和“系列精密立、卧式加工中心产品研发”（课题编号2009ZX04001-021）项目的研发成果。课题与2009数控专项紧密衔接，是2009数控专项高档数控机床主机类课题的必要组成部分。本课题的顺利实施是对主机类课题的进一步研究和应用，需要高档数控机床功能部件及相关共性技术的支持；能够带动和促进相关功能部件如滚珠丝杠、直线导轨、精密主轴、精密回转工作台、刀库机械手以及数控系统等生产研发单位的发展，促进相关专项课题的研发；能够促进相关共性技术如可靠性设计技术、绿色设计技术等研究单位的发展；通过课题的应用示范作用，能够为重大专项其他主机类课题打开市场、打出知名度、扩大影响，促进数控专项主机的全面应用，促进重大专项各重点任务的完成。3.3 课题年度任务和考核指标年度年度任务年度考核指标重要任务时间节点2010年收集信息及资料，课题调研，项目准备课题调研报告2010.07.31E型汽油机缸体、缸盖机加生产线工艺规划、总体方案、设备选型工艺总体方案1份；确认设备具体型号2010.08.31E型汽油发动机缸体、缸盖加工工艺总体方案研究E型发动机缸体、缸盖加工总体工艺方案1份2010.08.31E型汽油发动机缸体、缸盖自动线方案设计整线设计方案2份2010.09.30E型汽油发动机缸体、缸盖加工工艺研究E型发动机缸体、缸盖详细加工工艺路线2010.09.30数控专项高档数控机床产品（高速/精密卧式加工中心）应用技术研究（与E型发动机加工工艺匹配）完成8台试验样机，出具机床鉴定报告，机床各项性能指标达到09专项课题任务合同书要求2010.10.31完成制造8台试验样机2010.10.31进行实际切削试验，验证高速/精密立、卧式加工中心各项性能指标2010.12.31汽油发动机缸体、缸盖机加柔性生产线关键技术研究生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术研究关键技术（生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术，生产线协同设计与工艺优化技术研究, 在线自动检测技术研究）研究报告3份2010.11.30自动线可靠性技术研究2010.12.31生产线协同设计与工艺优化技术研究2010.12.31在线自动检测技术研究2010.12.31汽油发动机缸体、缸盖加工关键工序工艺攻关试验（含高速切削试验）高速切削与精密加工技术研究报告1份2010.12.312011年汽油发动机缸体、缸盖机加柔性生产线关键技术研究动态综合补偿技术研究关键技术研究报告3份2011.01.31生产线多品种混流技术研究2011.02.28敏捷物流系统的研究2011.02.28高速/精密卧式加工中心性能验证、可靠性测评及国外同类产品对比对比报告1份2011.03.31E型汽油发动机缸体、缸盖生产线设计E型汽油发动机缸体、缸盖生产生产线详细设计图纸2套2011.06.30汽油发动机缸体、缸盖高速切削技术研究高速切削技术研究报告1份2011.09.302012年生产线制造完成缸体、缸盖生产线2012.12.312013年可靠性试验研究可靠性技术研究报告1份2013.03.31技术规范或标准的制定，专利申报，论文发表制定3项企业技术规范或标准，申报3项专利，发表10篇学术论文2013.03.313.4 联合单位任务分工情况任务名称联合单位任务负责人目标研究内容考核指标重要任务的时间节点建议专项经费（万元）E型汽油机缸体、缸盖机加生产线工艺规划、总体方案、设备选型确认，生产线应用验证重庆XX汽车股份有限公司大连机床集团有限责任公司谢书文赛宗胜吴长江对生产线进行总体规划，工艺总体方案研究，设备选型，生产完成后进行应用验证，建立应用示范基地工艺方案、设备可靠性和运行成本调研，生产线应用验证和考核生产线总体规划1份；工艺总体方案1份； 2013.03.31540.00E型汽油机缸体、缸盖加工工艺研究针对达到国内领先水平的E型汽油机缸体、缸盖，制定详细加工工艺路线先进汽油发动机缸体、缸盖加工工艺技术研究E型汽油发动机缸体、缸盖加工工艺路线2010.09.30000汽油发动机缸体、缸盖机加柔性生产线关键技术研究大连理工大学胡延平研究汽油发动机缸体、缸盖机加柔性生产线关键技术，使开发的E型汽油机缸体、缸盖机加生产线达到国际先进水平高速切削与精密加工技术、生产线可靠性技术高速切削与精密加工技术报告1份、生产线可靠性技术报告1份2013.03.31150.00大连机床集团有限责任公司赛宗胜生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术研究，生产线协同设计与工艺优化技术研究，在线自动检测技术研究，动态综合补偿技术研究，生产线多品种混流技术研究，敏捷物流系统的研究关键技术研究报告6份2011.02.2860.00生产线设备样机制造，实际切削试验，验证高速/精密卧式加工中心各项性能指标大连机床集团有限责任公司赛宗胜吴长江制造达到E型汽油机缸体、缸盖机加生产线应用要求的卧式加工中心设备制造生产线应用的卧式加工中心设备样机，针对E型汽油机缸体、缸盖进行实际切削试验，验证高速/精密卧式加工中心各项性能指标出具机床鉴定报告，机床各项性能指标达到09专项课题任务合同书要求2010.12.318150.00XX汽车E型汽油机缸体、缸盖机加生产线设计及制造大连机床集团有限责任公司赛宗胜吴长江设计和制造达到国际先进水平的汽油机缸体、缸盖机加生产线用于XX汽车E型汽油机缸体、缸盖的机加以2009数控专项产品为基础，应用汽油发动机缸体、缸盖机加柔性生产线相关关键技术研究成果，设计并制造XX汽车E型机缸体、缸盖机加生产线达到课题要求及技术协议要求，达到年产15万件缸体、缸盖2012.12.31注：可根据内容自行调整四、课题技术方案4.1课题技术路线及其先进性和可行性分析4.1.1总体技术路线遵循原则：针对汽油发动机缸体、缸盖机加柔性生产线当前国际国内技术水平现状及技术发展趋势，结合本课题的任务及联合参与单位包含有用户企业、数控机床企业、研发单位等特点，充分利用申报单位已有的技术和人才资源，以XXE系列发动机缸体、缸盖机加生产线示范工程为依托，应用2009数控专项产品高速/精密卧式加工中心为主要加工设备，XX汽车承担机加生产线的工艺技术研究与应用，大连机床承担设备的研发和制造，大连理工大学承担生产线关键技术的研发，协同合作，共同研发，建立高档数控机床在国内发动机应用的示范基地。E型发动机介绍：本课题汽油机缸体、缸盖生产线加工的目标产品是XX汽车E型汽油发动机的缸体、缸盖。E型发动机是一款达到国排放标准的新型发动机，构造简单，成本低；采用铝包容式薄壁汽缸筒，质量轻；无螺母式的连杆，中空的凸轮轴，粉末冶金的曲轴轴承盖；采用静音式气门驱动链条，噪音低；机油盘和变速器壳体结合，摩擦损失低；应用低张力活塞环，偏置式曲轴，低负载气门弹簧。发动机技术先进能耗低，达到国内领先技术水平，同时可升级IVVT，EGR等技术，进一步提高发动机性能及燃油经济性。生产线主要加工设备：2009年，大连机床集团有限责任公司承担“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项项目“系列高速立、卧式加工中心”（课题编号2009ZX04001-011）和“系列精密立、卧式加工中心产品研发”（课题编号2009ZX04001-021），项目研发的高速、精密加工中心达到或超过国际先进技术水平。本课题要研发的XX汽车E型汽油机缸体、缸盖机加生产线主要以以上两课题研发的高速卧式加工中心（HDBS-630）/和精密卧式加工中心（HDM-65）产品为主。HDBS-630高速卧式加工中心设备主要技术指标：指标如下表所示，产品结构示意如图所示。产品型号HDBS-65工作台（宽长）mm2630630工作台最大承载量kg1300X轴行程mm1000Y轴行程mm750Z轴行程mm630主轴最高转速rpm18000快移速度m/min65定位精度mm0.010重复定位精度mm0.005产品结构示意图HDM-65精密卧式加工中心设备主要技术指标如下表所示，产品外观及结构如图所示。产品型号HDM-65工作台（宽长）mm2630630工作台最大承载量kg1300X轴行程mm1050Y轴行程mm900Z轴行程mm900工作台数量个2主轴最高转速rpm8000-12000刀具交换时间（T-T）s2快移速度m/min54定位精度mm0.004重复定位精度mm0.002可靠性指标小时900产品外观参考图产品结构示意图生产线平面布置方案： 针对XX汽车E型发动机缸体的加工内容及初步工艺方案，初定缸体机加生产线的平面布置方案示意图如图所示：缸体生产线平面布置方案示意图 针对XX汽车E型发动机缸体的加工内容及初步工艺方案，初定缸体机加生产线的平面布置方案示意图如图所示：缸体生产线平面布置方案示意图研发单位、生产企业和用户企业共同进行关键技术的研发与设备的研发和制造，技术成果集成应用到汽车发动机缸体、缸盖制造装备生产企业的柔性生产线产品中，利用测试和检测技术，对E系列发动机缸体、缸盖机加生产线进行功能、性能测试和可靠性考验，并不断改进和完善，从而实现产业化推广应用。研究方向一：高速切削与精密加工技术（1）高速切削技术可以提高加工效率、降低切削力、提高加工质量、简化工艺流程，因此，研究E型汽油发动机缸体、缸盖加工过程中的高速切削技术和高速切削刀具，对满足日益增长的市场需求、降低成本、减少能耗、节约资源意义重大。技术路线：l 建立E型缸体、缸盖的三维模型，采用有限元方法分析E型缸体、缸盖在不同切削参数、不同加工工艺和不同切削刀具下，工件由于切削力、切削温度等影响因素引起的变形；l 建立切削刀具的三维模型，采用有限元方法分析切削刀具的材料、刀具结构对高速切削刀具使用寿命的影响，选用合适的刀具材料，对刀具结构进行优化设计；l 由理论研究确定切削参数（切削速度、角度、深度、宽度等）、加工工艺、切削刀具的材料和结构，加工样件进行试验研究，验证理论研究的正确性；l 研究缸孔底部倒角双金属加工（铸铁、铝合金）切削参数匹配问题，选择刀具材料，提高刀具使用寿命。（2）缸体、缸盖的加工精度决定了发动机的故障率和使用寿命，根据加工精度等级要求，分析加工件特征特点，通过理论研究和样件实验，对比数据，提出提高加工精度的措施。技术路线：l 缸盖的底平面是机体与缸盖连接的安装平面，该平面出现变形后，会出现漏气和漏水的问题，通过优化精密加工过程中夹具的设计和工件的装夹方式，并进行样件试验研究，提高加工精度；l 研究缸盖的导管阀座底孔的精密加工技术。研究方向二：生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术研究基于计算机技术、总线通讯技术的生产线数据采集、分析、反馈和集成控制技术。根据E型汽油机缸体、缸盖的实际情况和生产要求，对生产线监控系统进行如下方面的研究和开发：生产线的实时监控、数据采集、缸体缸盖的参数存储及查询、图形界面显示、报警信息、管理及在线分析、历史数据存储及查询、集成控制。技术路线：l 实时监控生产线并进行数据采集，将数据归档，存储缸体缸盖的参数，并做实时查询、图形显示和报警功能；l 对数据进行在线分析、反馈等信息管理；l 建立生产线的集成控制系统。研究方向三：自动线可靠性技术为提高缸体、缸盖机加生产线的可靠性，结合工艺方案和设备的排列顺序，分别研究单个加工装备和整个生产线的可靠性，建立可靠性评价模型。技术路线：l 采用故障模式、影响及危害度分析法，建立单机故障模型，分析故障与机床设计参数和工艺参数之间的关系，优化设计和工艺参数，提高单机的可靠性。l 采集故障数据，建立生产线的故障模型，基于可靠性评价指标，采用层次分析法，确定综合评价时所需的核心可靠性评价指标及其权重系数。找出生产线的薄弱环节，提高薄弱环节的可靠性。研究方向四：生产线协同设计与工艺优化技术（1）生产线协同设计技术协同设计是通过计算机网络支持人与人的交互，以保证设计的质量和迅速性。发动机缸体缸盖的生产包括客户需求分析、工艺方案制定、计算机辅助工程仿真分析等过程，涉及产品工程、工艺、制造多个部门的协同工作，经历环节多，各环节的正逆向数据传递频繁，流程复杂，因此需要研究各部门之间的协同设计。技术路线：l 建立协同设计过程模型，如图所示，设计过程是基于设计任务的、目标任务实现的过程，即设计数据产生的过程，设计文档是设计数据的载体。每个设计任务有唯一的文档与其对应，设计过程的标识取决于相应文档的编码。设计过程对应一组有序子任务，将序列中不可再分的子任务表示为一个任务节点，将任务间的关系定义为节点间的联系和通讯，从而达到协同工作的目的。l 建立设计任务分配模型，规划分配项目整体的任务，制定设计人员个人任务，并协调工作。（2）工艺优化技术由于高速切削是涉及机床、刀具、被加工材料等多方面的系统工程，因此优化E型缸体缸盖机加生产线的生产工艺，确定科学、先进、合理的加工工艺，使生产线满足高效、高精度的要求。技术路线：l 综合考虑产品结构、形状、精度和性能、轻量化要求，结合生产批量，选择外观状态好、致密性好、高强度、高刚度、气密性好、机械加工余量小的毛坯用于预加工；l 制定工艺基准，做到精度合理、定位合理、压紧合理，不破坏毛坯精度，加工余量均匀，初基准向机加工基准的转换能可靠、有效。l 从零件热变形、内应力、工序时间协调等方面研究加工工艺路线，在保证加工质量的情况下，充分发挥设备和工艺系统的效能，方便操作，物流合理，尽量做到生产周期短、效率高、成本低；l 根据技术指标，采用有限元分析的方法，设定加工参数，模拟实际工件加工过程，得到工件在不同加工参数下的动、静态特性，确定合理的缸体、缸盖加工参数。研究方向五：在线自动检测技术在线自动检测可在生产线运行过程中对关键部位进行质量复检，如生产线中的夹具、刀具检测以及工件检测等，可以保证加工质量，降低废品率，提高整条生产线的运行效率。多传感器融合在线自动检测技术在E系列汽油发动机缸体、缸盖机加生产线中开展基于多传感器融合的在线自动检测技术研究，能够实时检测到整条缸体、缸盖生产线的加工情况，实时跟踪缸体、缸盖的加工质量。技术路线：l 在加工的关键工位安装各种传感器，实现对力、位移和扭矩等加工信息相关参数的检测，检验工件加工质量是否符合要求，进行质量复检和控制。l 将在线自动检测技术应用到汽油发动机缸体、缸盖生产线上，实时监测刀具的磨损情况并可以实现刀具的过载保护功能，减少了产品废品率。研究方向六：动态综合补偿技术汽油发动机缸体、缸盖机加生产线对设备精度的要求已经不局限于静态几何精度，而高灵敏的动态精密定位、运动精度、热变形、振动检测和动态综合补偿技术在高速加工中心上的应用和发展，使机床具备了自优化、自监控、自诊断的监控系统和误差补偿的闭环，使加工过程中的刀具尺寸、部件工作温度、震动、噪音、加速度等因素的变化都在传感器的检测下进行，并同步完成误差补偿，使得缸体、缸盖机加生产线具有较高的性能以保障产品质量。技术路线：l 研究检测数据误差趋势，将误差返回到生产线，进行加工参数的调整，提高生产线的加工精度。l 在加工过程中，根据工艺需要，在数控系统中的合适环节设置刀具补偿，从而提高发动机缸体、缸盖的加工质量。研究方向七：生产线多品种混流（轮番）技术随着市场需求的变化，汽油发动机产量由小变大，产品系列由窄变宽，在汽油发动机缸体缸盖生产线实行多品种混流（轮番）技术以具备快速变换产品品种的生产组织、调度能力，可根据用户订货的品种数量来组织生产，满足用户的多样化需求。生产线工装夹具柔性化技术汽油发动机缸体、缸盖机加生产线各工位夹具设计制造的标准化和模块化，夹具柔性化以适应多品种生产要求，是实现生产线多品种混流（轮番）柔性技术的关键。技术路线：l 夹具设计应用多品种加工的柔性化设计，根据生产线多品种混流（轮番）技术的要求，对工位夹具结构进行改进设计，以适应不同工件的夹持需求；l 同一系列夹具接口采用统一标准模式，在便于工装夹具快速更换的同时提高工装夹具的柔性。l 加工中心配备多库自动换刀机器手，实现刀具的快速更换功能。研究方向八：敏捷物流系统的研究与集成应用在汽油发动机缸体、缸盖机加生产线中，应用高效且能适应市场灵活性的敏捷物流系统研究与集成技术，可缩短生产的准备时间，快速响应用户需求。敏捷生产线物流系统单元可重构技术与集成应用采用模块化设计方法构建汽油机缸体、缸盖敏捷生产线物流系统，强调生产线物流系统各单元之间的独立性和作为一个独立系统功能上的完整性，使系统具备置换兼容性和单元可置换性。技术路线：l 采用滚动式输送与自动方式输送相结合，满足各种姿态输送工件，应用高速桁架机械手实现高速、敏捷的输送，使自动线具备高效、柔性、敏捷、完善的功能；l 将物流系统分为物流出入口、缓冲站、物流主通道等部分，把空中桁架、滑架、抓取机械手等物流系统可重构单元作为单元模块；l 生产线基型结构与各模块之间通过缓冲区将各物流传送系统相连，并通过对模单元块的增删或调整改变单元在生产线中的布局，实现生产线的快速构建和重构，以适应市场产品多变的需求。4. 1.2技术的先进性分析本课题充分利用用户企业、数控机床企业、研发单位技术基础和人才资源优势，建设基于国产高档数控机床组成的汽车发动机缸盖、缸体柔性生产示范线，改进国产装备可靠性与精度稳定性，掌握国际先进水平高精度发动机缸体、缸盖加工制造技术，形成整体解决方案能力，降低汽车制造成本，支撑汽车自主化制造。其技术先进性主要包括以下几个方面：（1）生产线关键制造装备技术与工艺优化技术。根据国内外发动机缸体、缸盖高效高精加工设备发展现状和先进制造工艺的技术要求水平，采用国内最先进的高速加工中心与精密加工中心，研究高速切削和精密加工技术；采用国际先进的发动机缸体、缸盖制造工艺技术与工艺优化技术，满足用户对制造工艺高标准要求，努力缩小与世界先进产品的差距。这方面的技术研究内容将达到国际先进水平。（2）汽油发动机缸体、缸盖机加生产线关键技术。采用国际先进的自动线控制、管理及检测理念，集物流技术、信息流技术、检测技术为一体，开展生产线协同设计与工艺优化技术，信息采集、分析、反馈、集成控制技术的研究，组建发动机缸体、缸盖机加柔性自动线。此外，运用自动线的精度检测、质量控制、综合动态误差补偿和可靠性技术，保证发动机缸体、缸盖高效加工的同时满足高的加工精度。该技术水平将达到国际领先或先进水平。（3）汽油发动机缸体、缸盖机加生产线多品种混流技术及敏捷物流系统集成应用技术，使生产线具备物流自动化传送能力，可满足多系列、多品种及多批量缸体缸盖的快速换型混流生产和敏捷柔性自动加工。综上所述，本课题达到国际先进水平。4.1.3 技术的可行性分析本课题的技术可行性主要体现于以下几个方面：1）技术路线以建设汽油发动机缸体、缸盖机加生产线柔性自动线示范工程为重点，以用户要求为指导进行技术攻关，保证了技术路线的方向符合市场实际需求。2）技术路线针对我国汽油发动机缸体、缸盖机加生产线存在的突出问题，如加工效率低、关键零件的加工精度低等，提出生产线关键制造装备技术、生产线关键技术、在线自动检测技术、多品种混流技术及敏捷物流系统应用技术等研究要点，具有很强的针对性和很好的实用性。3）申报单位重庆XX汽车股份有限公司是一家开发、制造、销售全系列乘用车和商用车的汽车公司，直属汽车工程研究院已经具备较为完善的开发和试验、试制能力，在国内同行业中居于领先水平。重庆XX汽车股份有限公司拥有缸体、缸盖两大零部件机加生产线共计11条，积累了丰富的生产线建设经验，具备统筹考虑了汽油发动机缸体缸盖生产线相关技术的能力，能够有效解决产业化过程中的主要问题。4）联合单位大连机床集团有限责任公司是国内机床生产主流企业，已研制出组合机床10000多台，其中包括自动线380多条，设备以良好的可靠性在行业中享有较高的知名度。承担“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项项目，研发的高速、精密加工中心达到了国际先进技术水平，积累了丰富的生产线的研发和生产经验，取得良好的应用成果，为本项目顺利完成提供足够的技术支持和保证。5）课题以企业自主创新为主，关键技术通过集成创新、高校合作等方式进行攻关，坚持“产、学、研、用”一体化的方式，合作单位大连理工大学在本课题涉及的基础理论、相关技术及实验平台方面，具有良好的基础和丰富的技术积累，为课题的可行性提供了有力保障。通过以上分析可见，本课题具有良好的前期研发和合作基础，有很丰富的技术积累，有优秀的研发团队，有坚实的工程化产业化基础，有和谐的合作机制，有基本的试验条件，有充足的配套资金。因此，本课题的技术路线是科学合理的，具有良好的可行性。4.2课题主要解决的技术难点及主要技术创新点（1）高速切削与精密加工技术：采用有限元仿真和样件实验，研究E型汽油发动机缸体、缸盖机加生产线高速切削和精密加工技术，提高生产效率和加工精度、降低成本和能耗。（2）生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术：基于计算机、总线通讯等技术对E型汽油发动机缸体、缸盖机加生产线进行实时监控、数据采集、缸体缸盖的参数存储及查询、图形界面显示、报警信息、管理及在线分析、历史数据存储及查询、集成控制。（3）自动线可靠性技术：采集故障数据、建立E型汽油发动机缸体、缸盖机加生产线的可靠性评价模型，找出生产线的薄弱环节，采取措施，提高生产线的可靠性。（4）生产线网络化协同设计与并行工艺优化技术：通过计算机网络协同产品工程、工艺、制造多个部门协同工作，优化E型缸体、缸盖机加生产线的生产工艺，提高产品质量和生产效率。（5）多传感器融合的在线自动检测技术：在生产线关键工位安装各类传感器，对刀具状态和工件加工质量进行在线检测。（6）多误差同步动态综合补偿技术：由在线自动检测数据，研究刀具磨损补偿技术，对加工过程加工参数、工步等进行动态综合补偿，提高生产线加工精度和自动化智能程度。（7）生产线多品种混流（轮番）技术：对生产线夹具进行标准化、模块化和柔性化设计，使生产线具备快速变换产品品种的能力，满足用户多样化需求。（8