高线立式打捆机

一、立项依据

㈠ 国内外现状、水平和发展趋势

加工中心（Machining Center,MC）是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的自动换刀数控机床，是综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通信诊断、刀具和编程技术的高科技产品。

我国的加工中心从上世纪80年代开始，已有很大发展，但技术、品种和数量上都还远不能适应我国经济、技术发展的需要, 现在国内企业采用的高端立式加工中心几乎被国外企业垄断。虽然，我国立式加工中心机床在速度、精度、稳定性、可靠性等方面得到了很大的提高，但是，国产的立式加工中心在加工速度与换刀时间上与国际一流加工中心还有较大的差距，与之相关的高速加工技术及同步打刀技术还处于起步阶段。

因此，由于加工中心在机械加工中的重要作用，各个工业发达国家都极为重视，在技术和产量上都发展很快。当前，数控机床的发展主要趋势：高速高效化、精密化、复合化、智能化、信息化、环保化、设计模块化以及加工过程绿色化。

㈡ 项目研究开发目的和意义

由于我国立式加工中心在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产加工中心还没有形成品牌效应，除此以外，还有整机防护与密封、外观粗糙、整体造型不尽如意等缺陷，在一定程度上影响了国产加工中心的市场竞争力。因此加强对立式加工中心关键技术研究，对提升制造业的自主创新能力和装备制造技术水平，突破国外对我国的技术封锁是非常必要的。

这项技术对提高国家的工业发展速度，提升制造业的自主创新能力和装备的制造技术水平，特别突破国外的技术封锁，提高技术的主动权，尽快实现工业化强国有着长远的利益和深远的影响。对全面推动高端数控设备及产业化，振兴智能制造装备等战略性新兴产业具有十分巨大的推动作用和现实意义。

㈢ 项目达到的技术水平及市场前景

本项目通过机身设计优化 (模组化、轻量化) 、同步换刀技术、轴向高速进给系统、轴向热变形规律的研究及改善、立式加工中心的整体防护等技术是整体性能优秀，达到国内领先水平。

开发的技术产品是国内拥有核心关键技术自主知识产权的民族企业自主开发研制，产品中各项技术指标达到国际先进、国内领先水平。具有很好的典型代表性和区位效应。项目的顺利实施有助于形成更大规模的装备产业集群，将会提高国家和地区在数控技术领域中的地位。根据本项技术的实际使用意义和水平，可以发现本项技术水平处于当前行业领先，代表本行业的发展趋势，以及是本行业发展的典范，具有很强市场潜力。

二、研究开发内容和目标高线立式打捆机

㈠ 项目主要内容及关键技术

通过研究开发和应用这种新技术，以适应国家和地区以及当前行业实际发展的趋势和需求，满足发展的需要。

工艺设计：

1、机身结构优化，主要大铸件运用国际先进的有限元素分析，合理的布置内部肋骨及外壁，特别是关键移动部件的结构的优化，使机身主体做到模块化、轻量化、高刚性；

2、主要功能部件优先选用世界知名品牌，保证功能部件的稳定性及精度持久性；

3、将传统的刀库换刀方式改用机械凸轮式结构，使换刀过程更加迅速，同时因为机械结构的稳定性及可靠性，提高换刀过程的稳定性，避免换刀过程中卡刀、掉刀等现象；

4、三轴采用高速静音化滚珠丝杆，加大导程，提高移动速度，轴向精密滚珠丝杆轴承的配对方式采用3对2，提高移动时的刚性，同时采用同动防护措施，避免高速移动时传统防护移动时碰撞时的噪音，彻底解决因高速撞击造成防护的撞坏、脱节、损坏；

5、通过对加工中心高速时的热变形的研究，在机械装配时先对丝杆及轴承做预拉伸及预压，消除丝杆高速运转时产生的微热导致丝杆的伸长变形，提高机床的精度稳定性；

6、整体外观设计及机床配色的设计，采用超高、超宽的单开门设计，使机床操作人员在装卸工件时毫无狭窄感，钣金外形直身单门外开，内部冲屑采用大倾斜角钣金排屑槽，后方出屑设计，避免机床漏油漏水及方便客户清理机床。

项目需要解决的关键技术：

1、如何实现快速换刀。

2、如何保证加工中心在快速运行中，轴向在快速的移动时，避免铁屑及切削油进入传动机构，影响使用寿命。

3、如何保证操作人员在操作时能顺利无碍操作，并且容易清理内部碎屑，并且保证不漏油。

㈡ 技术创新点：

1、本项目的快速换刀机构采用带凸轮机构的快速换刀装置，这装置采用动作速度更快的机械凸轮和电机驱动组件。采用电机驱动，利用机械式凸轮传动机构替代传统的气动打刀缸，换刀动作更快速、可靠、实现换刀装置动作与主轴松刀快速、准确，达到换刀快速、稳定的应用效果。实现同步打刀高速加工中心产品的模块化、系列化成组化设计。

2、采用坐标轴剪刀式同动防护机构，高速立式加工中心在快速移动时，三轴也快速移动，带动三轴防护也快速移动。轴向导轨、丝杆及传动机构全行程都能在不锈钢防护的保护下，避免铁屑及切削油进入传动机构，影响使用寿命。

3、机床的整体防护采用直身直身单门全密闭式后冲水排屑设计，整体外观设计与机床黄黑白配色方案，整体简洁大方，科技感十足。采用超高超大开门设计，使操作人员在装卸工件时毫无狭窄感；后方排屑设计，无论冷却水量开至最大都不会断流，，方便客户清理内部铁屑，保证机床内部清洁干净，更不会造成机床漏油漏水；独特的油水分离设计，底座铸件附有切削排出口，排屑容易，切削液不泄漏。

㈢ 主要技术指标或经济指标：

三轴行程X/Y/Z：600/500/500mm

三轴加速度：1g

换刀速度：刀对刀0.6s；切对切2.2s

主轴松刀方式：机械凸轮式

机床定位精度达到：±0.004 mm/300 mm

机床重复精度达到：±0.002 mm/300 mm

主轴最高转速r/min：12000

快移速度m/min： 60

金属切除率45钢(cm3/min)：200～400

平均无故障运行时间MTBF/h：800

计划在项目执行期内，实现销售20台产品，销售额达到720万元;在项目完成后，马上量产，将形成1条年产300台项目产品的生产线，实现年产值10800万元，实际应用在10家以上的客户。

三、研究开发方法及技术路线

研究开发方法：根据现在国家在此行业的发展状况以及实际发展的需要的，结合国外的发展速度，针对当前技术和产品的不足之处进行分析优劣情况，结合本企业的发展情况和能力进行分析，提出技术改善的工艺要求和方案。

1、根据当前国内外的发展现状，制定计划。添置有关生产、检测设备；保证项目的顺利实施；对HS-650HE机型机身部件进行优化升级，通过有限元素分析，对大铸件结构刚性进行强化；同时，通过对同步换刀技术具体装置进行研究分析，绘制3D装配图，并进行动静态分析；对加工中心功能部件进行研究，确定选型；对坐标轴传动刚性进行研究分析；

2、开始首台试制，主要功能部件的采购，机身零部件的打样及加工；整机装配调试，并对典型零件加工结果进行测试，制作相关的生产工艺操作规程；进行专利申请、软件著作权登记、系统的权威检测等，作好规模化生产的准备工作；

3、小批量生产产品20套，进行产品测试，主要针对产品的稳定性和产品的各项技术指标进行验证，检查产品是否能按照设计效果和要求进行运行，并达到设计效果，针对存在的问题进行进一步的完善；进一步提高产品的生产装配工艺水平；

4、经过小试后，根据小试发现的产品情况进行整体的再次完善，调整设计方案尽可能达到设计效果和要求，并且进行中试；并且制定和完善市场推广策略；看能否在企业使用，按照实际的实际使用情况进行调整，完成中试要求；整理过程设计和测试的各项参数和数据，起草技术规范和技术指标要求；

5、进行产品确认和产品的验收；收集整理整个研究开发过程，总结、编制和整理全套的技术资料并存档，根据起草的技术标准和规范，在这个基础上确定最终的技术规范和方案，编写设备操作说明书和技术规范要求，以供使用方使用。

四、现有研究开发基础

公司拥有华南地区最大的数控机床总装配车间，占地面积约70000平方米，年产能达到2000多台数控机床（加工中心)，拥有自主知识产权的产品包括立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心、高速加工中心、动柱式数控加工中心、数控车床等6大类30多款型号的数控设备，应用领域则涵盖电子信息、IT行业、汽车制造、模具制造、通讯设备、钟表仪表、纺织服装、医疗器械、航天航空等行业。

公司核心团队出自XXXX，专职技术开发人员31人，平均从业年限9年，均具有相关行业的技术开发经验，在国内知名核心期刊上发表论文多篇。与XXXX科技大学制造工程研究院、XXXX理工学院、XX大学、XXXX工业大学等建立了合作关系，充分发挥产、学、研互动整合的优势。目前获得发明专利1项，实用新型15项。公司技术源于台湾，是国内最早专注于数控机床产品的研发、生产、销售的公司之一，已积累了丰富的实践技术和市场经验，掌握了包括数控机床网络传输控制系统及方法、加工中心的快速换刀装置等在内的数项核心技术，更为重要的是，能充分考虑到数控机床的高速运行特性，熟练运用动态模态评估技术、高速热形变技术和有限元设计技术对机床结构进行系统设计和整机方案集成

目前，公司已建立起较完善的元器件供应链、研发队伍、生产体系、质保体系和服务体系，技术质量一直处于国内先进水平，产品结构集成度高、性能稳定、价格合理，各方面平衡发展，已经形成了雄厚的科研实力、卓越的产品质量、合理的价格定位、完善的服务体系、便捷的营销网络五大核心竞争优势。公司于2012年被认定为高新技术企业和广东省民营科技企业。

五、研究开发项目组人员名单

项目负责人：XXX

研发人员：XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、

六、计划工作进度

1、201X年XX月—201X年XX月：添置有关生产、检测设备；保证项目的顺利实施；对HS-650HE机型机身部件进行优化升级，通过有限元素分析，对大铸件结构刚性进行强化；同时，通过对同步换刀技术具体装置进行研究分析，绘制3D装配图，并进行动静态分析；对加工中心功能部件进行研究，确定选型；对坐标轴传动刚性进行研究分析。

2、201X年XX月—201X年XX月：开始首台试制，主要功能部件的采购，机身零部件的打样及加工；整机装配调试，并对典型零件加工结果进行测试，制作相关的生产工艺操作规程；进行专利申请、软件著作权登记、系统的权威检测等，作好规模化生产的准备工作；高线立式打捆机

3、201X年XX月—201X年XX月：小批量生产产品20套，进行产品测试，主要针对产品的稳定性和产品的各项技术指标进行验证，检查产品是否能按照设计效果和要求进行运行，并达到设计效果，针对存在的问题进行进一步的完善；进一步提高产品的生产装配工艺水平；

4、201X年XX月—201X年XX月：经过小试后，根据小试发现的产品情况进行整体的再次完善，调整设计方案尽可能达到设计效果和要求，并且进行中试；并且制定和完善市场推广策略；看能否在企业使用，按照实际的实际使用情况进行调整，完成中试要求；整理过程设计和测试的各项参数和数据，起草技术规范和技术指标要求；

5、201X年XX月—201X年XX月：进行产品确认和产品的验收；收集整理整个研究开发过程，总结、编制和整理全套的技术资料并存档，根据起草的技术标准和规范，在这个基础上确定最终的技术规范和方案，编写设备操作说明书和技术规范要求，以供使用方使用。