数控机床关键功能部件智能伺服刀塔专用电机及控制系统产业化项目可行性研究报告

1智能伺服刀塔专用电机及控制系统产业化项目可行性研究报告一、概述数控刀塔，是数控机床功能部件中最重要、最核心的机械部件之一，是国家“十一五”重大专项重点支持项目。智能伺服刀塔主要由刀塔控制器、伺服电机、减速器、液压缩紧系统等构成，可完成刀盘的转位、转速、初定位、精定位动作和锁紧，以及选刀控制等动作。而刀塔专用伺服电机及其控制系统是核心中的核心部件。为数控加工中心提高加工精度及加工效率起到至关重要的作用。由于伺服刀塔的可靠性、高效率、高精度是液压及电动刀塔所无法比拟的，故其势必将取代其它刀塔。目前，就智能伺服刀塔技术而言，也就是智能伺服刀塔专用电机及其控制系统技术，国际上，只有意大利的Duplomatic、Baruffaldi和德国的Sauter有此类产品在国内销售，但由于其价格高、货期长而直接限制了我国高档数控机床的发展；在国内，技术才刚刚起步，诸如烟台环球和常州亚星、宏达等数控刀塔生产厂家在展览会上展出过该类产品，但只是使用PLC进行控制标准伺服，用标准伺服再控制电机，其性能根本达不到要求，尚未见过动态演示。因此，数控伺服刀塔还没有功能、技术水准较高的产品，没能真正智能化。为此，国家“十一五”指出，未来五年的突破重点是：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机2床大部分依赖进口的现状。我省的沈阳一机床、大连机床生产的高档数控机床现都采用意大利的伺服刀塔。发展本项目，既解决了我省乃至全国高档数控机床技术发展的瓶颈，节约大量进口设备资金，同时将对地方经济的发展起到巨大的推进作用。在此情形下，我公司在原有伺服技术的基础上，不断地与沈阳机床及大连机床进行技术交流，经过两年的研究开发，在2010年5月终于将伺服刀塔开发成功，并参加了制博会，受到了广泛的关注，同时也得到了两大机床技术人员的认可，现产品以小批量在两大机床应用。从而伺服刀塔专用电机及其控制系统也得以广泛应用。因此，本公司有绝对的优势，将此项目产业化。另外，本伺服刀塔专用电机及其控制系统应用的最大亮点是应用到军事上，如导弹的自动发射系统、坦克的自动装弹系统等。二、技术可行性分析（一）、本项目的关键技术如下几点：1、伺服控制刀塔专用电机转位速度。2、伺服控制刀塔专用电机转位精度。3、伺服控制刀塔专用电机的刚性要强。4、伺服控制驱动定位整定时间。5、伺服控制接口的通讯形式。（二）、技术开发的完成情况如下：1、控制刀塔专用电机转位时间快，转一把刀时间小于0.15秒。2、控制刀塔专用电机转位精度准确：≤±6〞，重复定位精度≤3±2〞。3、控制刀塔专用电机回转定位精度1/10000转4、控制接口采用CAN总线通讯接口5、控制刀塔专用电机驱动定位整定时间控制在100毫秒之内；加速减速均可设定为0-10s(三)、主要技术特点：1、AC伺服电机驱动刀塔分度传动机构，大幅度简化了结构，提高了刀塔机械部分的易维修性和可靠性。2、伺服电机速度通过参数设定，可人为控制分度启动时的加速曲线特性和停止时的减速曲线特性，使分度速度提高的同时，动作更平滑、稳定，刀盘定位精度更高。3、伺服电机具有优良的过载特性，在刀具重量大或刀具安装偏载的极端情况下，也能胜任正常工作。4、刀号译码系统采用伺服电机内置的位置编码器，不须在外部再加装角度编码器等译码装置即能实现刀盘的逻辑转位及就近选刀，简化了译码机构，提高了可靠性。5、伺服控制系统单元上的柔性变比参数功能可选取任意的传动比，从而使刀塔内部分度传动链降速比不必是刀塔刀位数的整数倍。例如：机械分度传动链降速比是1：12时，既能适应12刀位数，也能适应10刀位和8刀位，使在最小机械结构变动的情况下可满足多种刀位数的要求。4(四)、技术创新点1、伺服电机内置采用的位置编码器，使刀号译码系统不须在外部再加装角度编码器等译码装置，即能实现刀盘的逻辑转位及就近选刀，简化了译码机构，提高了可靠性。2、伺服控制系统单元上的柔性变比参数功能可选取任意的传动比，使刀塔内部分度传动链降速比不必是刀塔刀位数的整数倍。3、采用伺服电机驱动刀塔三尺盘分度传动机构，大幅度简化结构，提高了机械部分的易维修性和可靠性。4、伺服电机速度通过参数设定，可人为控制分度启动时的加速曲线特性和停止时的减速曲线特性，使分度速度提高的同时，动作更平滑、稳定，刀盘定位精度更高。(五)、产品技术性能水平项目厂家阿森德刀塔电机Baruffaldi巴拉法第刀塔电机Duplomatic迪普马刀塔电机转位时间（s）0.1s0.15s0.1s转位精度≤±6〞≤±6〞≤±4〞重复转位精度≤±2〞≤±2〞≤±2〞回转定位精度1/100001/80001/10000整定时间60ms80ms60ms三、项目成熟程度本项目产品经过两年的研发，已研制成功，现阶段产品已小量进5行销售。本企业目前的境况，受到厂房与资金的限制，只能小量生产与销售，远远达不到市场需求，满足不了客户需要，形不成大批量生产销售。本产品已经申请了专利。本产品技术是在企业原有伺服技术基础上，通过深入研发而成，产品硬件变化非常少，只是在软件上，进行了应用实现，所以产品质量稳定性等方面毫无问题。四、市场需求情况数控伺服刀塔广泛应用于中高档数控机床，2007年我国数控机床产量已突破10万台，伺服刀塔使用量在1万套左右，从而伺服刀塔专用电机及其控制系统使用量在1万套左右，这主要是受到进口刀塔专用电机及其控制系统价格及供货周期的影响，一旦突破价格及供货周期的影响，伺服刀塔国内市场用量将迅速增长，最终把液压、电动刀塔取缔。目前，国内其它厂家还尚未有真正的伺服刀塔，也就是说还没有真正的伺服刀塔专用电机及其控制系统，国内市场竞争对手就是意大利的Duplomatic、Baruffaldi和德国的Sauter。就现在情况而言，我们的产品在技术指标上已完全达到了进口产品标准，在某些指标上甚至于超过了进口产品标准；在价格上，我们的产品价格只做到进口产品的60%左右，有绝对的竞争优势；在售后服务上，我们成立了专门的售后服务团队，做到及时、迅速的为客户排出故障、解决疑难。在以上基础上，本公司争取在最短的时间内，将产品推向市场，在产品达产年份，产品市场占有率最低达到20%。随着本刀塔专用电机及其控制系统国内市场的拓展，在技术水平6相同，产品生产成本占有绝对优势的条件下，将彻底取代进口，并且逐步开拓国际市场，争取在为国内用户节约进口资金的同时，创造更多外汇。同时，对本刀塔电机及其控制系统技术做以拓展，尽最大努力，将其应用到军事上，如导弹的自动发射系统、坦克的自动装弹系统等，为国家国防发展贡献力量。五、投资估算及资金筹措总投资预算，本项目预计投资550万元；费用具体使用计划安排如下：1、人员费用150万元，2、科研培训费用50万元，3、公务费用20万元，4、设备购置费用180万元，5、能源材料费用60万元，6、业务费用50万元，7、验收鉴定费用10万元，8、其他费用30万元。六、经济和社会效益分析（一）、产品生产成本估算生产成本包括原辅材料，工资及附加，制造费用。影响本产品成本的因素主要有以下几个方面：7一、生产产品的直接材料费用变动对成本的影响，这主要又包括两方面，首先，材料消耗定额高低的影响；其次，材料价格变动的影响。二、直接工资费用变动对成本的影响。由于我们采用外协生产线委托加工生产，随着生产量的增加，焊接加工费用略呈下降趋势，又由于生产线的一致性比较好，所以调试人员数量增加较少，因此生产费用与产量比率相对稳定，产品成本相对比有下降趋势。三、制造费用变动对成本的影响。制造费用中除去那些固定费用不受产量变动影响（如差旅费、修理维护费用、燃料动力费用、办公费、折旧费等），只有一些消耗材料（如运输费、低值易耗品等）有些变动，其费用的增加幅度远小于产量的增加幅度，所以成本呈下降趋势，无影响。四、废品损失对成本的影响。由于技术成熟，且外协生产单位拥有全自动生产线，产品错误率在万分之二以下，废品率极低，所以对成本基本无影响。预测产品的单位销售成本项目年201220132014单个成本（万元）年产量（套）0．2520000．2540000．256000产品销售成本（万元）(1)固定资产折旧(2)修理费用(3)外购主料(4)辅料(5)燃料水电5008.00.4386.075.030.610008.00.4751.4180.060.215008.00.41479.2400.0120.48(6)生产人员工资100.0200.0300.01.固定资产折旧率按10%计。2.修理维护费用按固定资产5%估测。（二）、销售收入估算项目产品生产规模及销售项目年201220132014年产量（套）200040006000销售单价（万元）0.450.450.45年销售额（万元）90018002700相关分析：随着国内数控机床技术的发展，与高档数控机床相配套的智能伺服刀塔产量正在稳步增长，本产品的投放市场，解决了高档数控机床的技术瓶颈，产品在价格与供货周期以及售后服务上，给予国内用户极大的保障，预计产品用量将快速递增。本公司经过市场调研，根据目前情况和客户订货意向，预计2012年产量达2000套，2013年达到到4000套的设计生产能力，2014年年产量达6000套。投产后将不断开发新客户，拓展国内广阔市场，预计产品全部产量均能实现销售。（三）、盈利成本估测表单位:万元9年份201220132014销售收入90018002700产品销售成本50010001500销售费用销售税金及附加1859.936.0119.854.0179.7产品销售利润322.1644.21020.3管理费用(1)管理人员工资(2)其他27243544410816021利润总额所得税295.197.4590.2194.8939.3292.2净利润197.7395.4647.1估测说明：1.以销售费用约占销售额的2%计算。2.销售税金及附加以销售收入的6.66%计。3.管理费用中其他以销售收入的3%计。4.所得税按利润的33%计。（四）、投资回收期分析项目计算期净现金流量累计净现金流量1020128+197.7-344.320138+395.459.120148+647.1714.2（五）、结论从财务评价分析指标可以看出，此项目在两年可以收回成本，开始赢利，并且有一定的抗风险能力。在财务上我们认为是可行的，企业经济效益是好的，此方案可行。从社会效益上讲，此项目不仅能为当地机床行业节约大量资金，同时还能促进地方机床行业的快速发展，对振兴地方乃至国家的经济发展起到积极推动作用。七、项目实施进度计划项目实施分为三个阶段：第一，技术准备阶段。2012年7月底前完成，主要内容包括项目的落实；建立课题组，落实技术拓展人员；制定项目实施方案；签订合同，摸清各应用厂家具体情况，并制定各点实施方案，培训技术骨干，购进设备等。第二，量产阶段。2013年6月底前完成，主要内容包括做好与用户的协调沟通，及时对产品功能及用法进行改进完善；技术服务及宣传，印发技术资料；对用户进行技术培训。八、其它11本项目实施在基础设施上情况如下：1、伺服控制硬件生产上，元器件来源于国内电子器件知名代理商和供应商，器件类型新，被替换周期长，货源充足。在焊接上，有自己的回流焊及波峰焊设备，基本能保证焊接。如遇大批量还可以到专业外加工焊接厂进行加工。在软件调试上，公司拥有十几名专业技术人才，具有丰富的调试基础，在本公司及本行业都有几年的经验。2、机械生产上，我们与沈阳知名生产企业合作，机械质量不存在问题。本项目所有知识产权为沈阳阿森德自动化设备有限公司所有，本项目技术已向专利局提出了实用新型专利申请。