新产品新技术验收工作总结报告

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1、扬州市重大新产品新技术研发项目验收工作总结报告一、项目概述及立项背景1、企业概况 国家高新技术企业江苏国力锻压机床有限公司是国内生产折弯机、剪板机、 液压机的专业企业，国家火炬计划邗江数控金属板材加工设备产业基地重点企 业。公司位于扬州市邗江经济开发区，注册资本 850万元，占地 301 亩，其中厂 房面积70000 m20拥有各类加工设备260台，其中金加工设备160多台，大型数 控加工设备 20 台套。公司现有正式员工 450人，大专以上工程技术人员 165人。 各类设备 260台，其中金加工设备 160多台，精大稀设备 20 台，产品全面贯彻 国家标准、行业标准及相关专业标准0公司主要致

2、力于折弯机、 剪板机和液压机的研发、制造和销售0 主要产品有 WC67YQC12Y和YL等十大系列近百种品种的锻压机床。公司产品广泛应用于仪 器仪表、家用电器、汽车、计算机、空调制冷设备、纺织机械、交通运输、军工 等国民经济诸多行业，产品远销欧美、印度、阿根廷等 20多个国家和地区0由于企业走上了科技创新的道路，企业产销规模不断的发展壮大， 2010 年 年产各类机床 4000台套，实现销售收入 3.4 亿元，预计 2011 年产销各类机床 6000台套，实现销售收入 5亿元0公司依托中科院沈阳自动化研究所、 东南大学、 南京航空航天大学等科研院 所的技术支撑， 使产品的研发能力和质量控制水平

3、大大提升0 目前公司已拥有授 权专利 50项，其中发明专利 3 项0多个产品被列为国家级火炬计划项目及国家 重点新产品0公司在锻压机床生产领域的综合技术水平已达到国内领先国际先进 水平02、项目立项背景传统的液压机在国内及世界各国广泛而大量用于各类零部件的拉伸成型、 装成型、调弯整形、压印压痕、翻边冲孔及零部件的浅拉伸；金属粉末制品的成 型等加工工艺。 但由于机床整体的刚度和精度差， 自动化控制水平低下， 滑块的 快下和返程速度慢， 液压系统的渗漏油等缺陷， 造成机床的使用效率低、 不安全。 在国外，最近几年， 如德国汉诺公司少数厂家推出数控精密高速液压机， 但技术 保密，进口价格昂贵，高达我

4、公司研制产品的 6 倍以上 。鉴于此， 我公司根据市场需求， 在普通液压机研究成果的技术基础上进行攻 关，解决相关结构、工艺、速度和油缸及液压系统的渗漏油等技术难题，研制开 发了 YL34-1000 大吨位的数控可编程框架式液压机，其快下速度可达 300mm/s， 返程速度可达260 mm/s，可大大提高液压机的工作效率；实现工件压制的半自 动化生产， 有效改善压制精度， 明显提高工作效率， 其中此机床采用了先进的比 例压力控制技术，可实现所需工作压力在显示屏上进行 20%-100%的无极调节； 机床的保压时间同时可以在触摸屏上实现 0-999s 的预置；此外机床在设计过程 中结合实际的情况，

5、 在保证工作速度和工作效率的前提下， 减少电机的使用 (由 5只55KW电机变为3只55KW减少设计成本和用户的使用成本。不论从技术还 是在成本控制上使得机床的综合性能较大提升， 并接近世界先进水平， 并形成新 的自主知识产权。 通过技术攻关， 将使国内大吨位的数控可编程框架式液压机朝 数控精密高速方向发展，以达到当前国外液压机的先进技术水平。3、国内外研究现状和发展趋势及项目研究的目的和意义 液压机按照机架结构形式分为梁柱式、 组合框架式、 整体框架式、单臂式等。按照功能和用途可分为手动液压机， 锻造液压机，冲压液压机，一般用途液压机， 校正、包装液压机，层压液压机，挤压液压机，冲裁拉伸液压

6、机，压制液压机， 打包液压机，专用液压机等 10 余种类型。液压机有以下几个特点：(1) 液压机的动力传动为“柔性”传动，较机械加工复杂的传动系统简单， 可避免机器过载的情况。(2) 液压机基本的动作方式有 3 种: 单动、双动和三动。 但其拉伸过程中只有 单一的直线驱动力，使加工系统有较长的使用寿命和高的工件成品率。(3) 液压机的功率 -质量比比较大， 这使得同样功率的控制系统液压系统体积 小，重量轻。框架式液压机在大、 中、小型企业中有着广泛的应用。它适用于塑性材料的 压制、拉伸工艺， 也适用于金属零件的冷挤压成形以及粉末制品、 塑料制品的成 形等。现行框架式液压机几乎都是采用液压系统来

7、实现其功能， 其电控系统多为 继电器逻辑顺序控制方式，也有部分产品应用较高级的PLC可编程控制方式。以 框架式双动拉伸液压机为例， 一个工作循环中就有压边滑块下行、 拉伸滑块快下、 工进、加压、保压、卸压、回程、压边滑块回程、顶出活塞上行、取放工件、顶 出活塞退回等十余种工况。又由于多数场合下液压机的工作周期短，动作频繁， 在连续生产中继电器控制故障率高， 维护和维修工作量大， 在一定程度上制约了 生产效率和经济效益的提高。目前，国外使用的压力机基本上已数控化，在美国、英国、德国和日本等工 业发达国家， 数控液压机的应用已进入成熟的阶段。 在我国， 这方面的研究工作 虽然起步不晚，但技术并不先

8、进，远不如国外一些先进的数控系统。近几年来， 一些国产数控液压机中，其CNC系统研制的共同特点是引进国外的 CNCS统进行 适当的改进，系统的结构和功能与从国外引进的 CNC系统相似，很大一部分相当 于国外八十年代末、九十年代初的技术水平。这样研制CNC系统的优点是开发周 期短、见效快， 容易达到一定的技术水平， 但从长远发展的意义上说却是不可取 的。其原因在于 :首先这样的开发使国内数控液压机的发展水平总是取决于引进 的CNC系统的技术水平，不利于数控系统功能的改进和加强， 也不利于机床工作 精度的提高， 以及不太利于国内数控液压机的发展赶、 超世界先进水平； 其次是 引进的CNCS统使用和

9、维护都不方便，通常是关键的硬件配置必须依靠进口， 这 样给元件的购置、更换带来麻烦；再就是进口的CNCS统价格一般较高，使开发 出的数控液压机总体价格高、性能 / 价格比低，不符合我国广大中、小企业的要 求，不利于数控液压机在国内的广泛的推广应用。目前，国外液压机结构的零部件设计和优化，普遍采用了计算机辅助设计， 使图纸的设计精度和设计质量以及效率都有了很大的提高。 其设计的图纸和有关 参数，可以提供于数控机床和光电跟踪切割机加工零件时使用， 大大提高了零件 的加工的精度和制造水平， 节省了人工放样、 加工的工时， 消除了手工操作所产 生的加工误差。 在结构的强度设计方面， 也比较普遍地采用大

10、型的结构静动力有 限元分析软件，模拟液压机结构的实际受载工况或在实验室中液压机样机强度实 验的有关工况， 通过计算分析， 对整个液压机各部位的结构强度和刚度有了比较精确和全面的了解国外目前液压机优化设计的侧重点， 不是放在液压机的结构优化设计上， 而 是放在与他们企业的发展相适应、 市场相适应的产品功能增加、 性能改善和产品 质量提高等研究方向上。我国目前包括液压机在内的众多产品设计， 仍然是以传统设计为主。 虽然这 种设计方法经过实践证明具有一定的可靠性，但存在诸多弊端 : 首先，设计周期 长。按照材料力学原理和简化经验公式进行手工计算， 再根据计算结果人工布置 筋板结构，会耗费大量时间且设

11、计准确性不易保证；其次，结构组件冗余，用材 质量大，传统设计在材料使用上偏于保守， 致使我们的产品比国外同种规格产品 重量大，成本高、效益低，削弱了产品竞争力。4、项目效益分析 本项目实施后为钣金制造业和相关行业提供了全新的自动化锻压设备， 生产 效率高，可实现安全操作， 推动相关行业发展， 充分满足市场对数控精密液压机 的需求，产业化后可新增就业人员 50 人以上，还可节汇创汇，为用户节省投资 （与进口设备相比），项目具有很好的经济和社会效益。项目完成时，可建成一条年产 20台YL34-1000框架式单动薄板拉伸液压机 的自动化生产线，预计可新增销售收入 4500 万元，利税 850 万元。

12、二、研发内容和取得的成果1 、项目主要研究内容研发专用型数控系统结合光栅尺进行设定， 行程控制精度高， 确保工件的压 制精度；开发设计和改进导轨结构， 提高导向精度和抗偏载能力； 采用独特的油 缸与充液阀一体化的充液结构和开有环形泄油槽的缓冲节流阀， 并且机床的油缸 配置由自动式安全阀（此项技术已经获得国家专利），确保滑块能达300mm/s的 高空程速度和快行程中的安全性， 极大提高液压机的工作效率， 接近世界先进水 平，有效解决滑块低速和液压系统受冲击振动的难题； 研究开发和应用了新型组 合圈-0型圈+异型特康环+星型圈，实现了密封件最为理想的性能要求，解决密 封件能抗高压防低压渗漏和长寿命

13、的技术难题； 将活塞与活塞杆铸成整体， 为空 心结构，通过采用特殊铸造工艺， 使活塞杆杆体导向部分形成冷硬层， 无须加工 后镀铬和淬火， 活塞部及两端较软， 并且冷硬部分与软质部分间平滑过渡， 减少 应力集中，解决了活塞杆抗耐磨，无拉伤的工艺难题 。2、关键技术难题 为完成本项目的研究任务，须解决如下的关键技术难题 :（1）提高机床的整体结构和高速导轨部件的性能 虽然目前我国压力机在许多方面还落后于外国， 主要是我国长期以来还停留 在材料力学的方法上，将机架简化为杆梁结构，而且许用应力大多来自经验。 对机架的有限元分析大多限于静力分析， 而从动态方面来研究分析做的很少 （ 由 于形成次数低，加

14、工精度要求低 ） 。随着电子技术、计算机技术与机床分析设计 技术的结合，强烈要求我们分析设计内容完善化、目标最优化、过程动态化， 使液压机加工高速化、加工过程自动化和柔性化。并且具有高可靠性和良好的 经济效益。只有这样，才能提高我们的液压机分析设计水平，使我国的液压机 性能跨入国际先进行列。鉴于此，我们将利用有限元分析软件， 模拟高精度高速液压机的实际受载工 况或在实验室中液压机样机强度实验的有关工况，通过计算分析，对整个机架 各部位的结构强度进行静态校核，比较精确和全面的了解液压机的强度和刚度 情况。又由于对于高速液压机来说，动态响应效果不可忽视，故并在此基础上， 对液压机进行动力学分析，其

15、中包括模态振型分析，冲击过程的瞬态动力学分 析，找出动态工况下液压机的主要振型，危险区域以及存在问题，在此基础上 对其进行结构和形状优化。从而实现的提高液压机的工作吨位和工作、空程速 度，并且达到缩短产品开发周期、减少实物样品试验、降低产品重量和制造成 本，提高企业效益的目的。利用有限元分析分析软件分析： 对液压机机架、导轨和主油缸各种工况下所受的约束和载荷情况进行分析和 简化，运用三维设计软件进行参数化建模，建立它们的三维有限元模型。利用有限元软件的分析计算功能对液压机机架、 导轨和主油缸的有限元模型 进行线性静态求解，得到机架、导轨和主油缸在各工况下的强度和刚度分布情 况。对液压机机架、

16、导轨和主油缸进行模态分析， 得出其主要振型， 为设计选择 合理的冲压频率和进一步的动态分析提供依据。对液压机机架、 导轨和主油缸模型进行瞬态动力学分析和振动谱分析， 用动 力学仿真的方法，模拟机架遭受冲头冲击、振动激励的响应情况。根据分析结果选择关键参数为设计变量， 根据静态分析和动态分析的结果进 行液压机机架、导轨和主油缸的形状尺寸优化设计。从而提高液压机的工作吨 位和工作、空程速度；改进导轨结构，提高导向精度和抗偏载能力；改进液压 机的主油缸，使得活塞杆和缸筒不致拉毛，降低漏油现象，同时在保证性能需 要的前提下降低油缸制造成本。对液压机的滑块导轨系统和主油缸的动静态有限元分析与优化与机架相似。（2）开发和设计新型数控系统，以实现数控系统在液压机上的应用。 针对液压机开发一套专门数控系统， 在现有液压机主机结构及液压系统基本 不变的情况下，将电控部分改用单片机控制系统，自动工作循环及变量泵调速 均由单片机硬、软件实现。单片机是整个控制系统的核