[01091519]汽车零部件高效精密加工中心、智能制造单元关键技术及产业化

一、研究背景及意义：汽车制造业是应用数控机床规模最大、最重要的市场领域，对数控机床的加工效率、精度稳定性、可靠性要求极高。高档数控机床是汽车发动机和关键零部件生产的核心设备，而国内汽车制造领域技改投资绝大部分长期以来一直被国外供应商所垄断，设备投资昂贵。国外的机床行业能够不断创新发展，首先是占领了汽车制造领域。2009年国家开始实施“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(04专项)，经过10年的发展，国产高档数控机床基本解决了“能用”，但还没有完全解决“好用”和“耐用”的问题，表现为单机设计以经验为主、精度保持性差，单元组线运行可靠性低、进线适应性弱，整体技术成熟度、市场认同度、品牌美誉度不高。国产高档数控机床装备若能在汽车制造领域获得根本性突破，对于整个机床行业的发展和提升将会有巨大的推动作用。在“04专项”的支持下，中航高科以振兴民族机床行业为己任，联合南理工、上汽通用开发了高速精密立、卧、龙门加工中心和精密制造单元，在整机数字化设计、整机静动态特性和精度优化、柔性精密制造单元构建及单元运行智能管理系统开发等方面形成了自主知识产权，在一流汽车制造企业实现了示范应用。 二、主要技术创新：1)提出了数控机床整机动力学建模与分析方法：突破了机床结合面动力学特性参数精确测试原理与方法，建立了基于结合面参数的数控机床整机动力学特性分析与优化模型，为机床结构优化设计提供了理论基础。2)集成创新，多措并举，提升整机动刚度和加工精度：综合运用箱中箱对称结构、三向双丝杠伺服同步驱动技术、主被动热变形补偿技术及导轨联动防护技术，改善了机床动态特性，减小了力与热的变形，提高了机床刚度和进给系统的加速性能，保证了整机加工精度。3)构建了汽车发动机缸体缸盖柔性制造单元，突破了进线适应性技术：开发了机械手桁架自动上下料系统、零件自动识别与检测系统，应用了OPC等现场总线技术、模块化设计技术，构建了汽车发动机缸体缸盖柔性制造单元。基于变批量生产理论，优化了加工节拍，提高了制造单元进线适应性，实现了多规格、变产能的制造。4)开发了故障预测与维护的智能管理系统，提高单元运行可靠性：基于Andon系统，采用Memory Map规范、Picture功能、大数据自学习技术，建立了精密制造单元故障预测和可靠性评价模型，开发了人机交互友好的制造单元健康状态在线管理和生产监控系统，提高了单元的运行效率和可靠性。 三、知识产权及成果：该项目拥有多项自主知识产权，其中授权发明专利12项，实用新型专利2项，软著7项，发表论文23篇。 四、经济效益：该项目关键技术已应用到公司的立、卧、龙门加工中心及专用机床产品中。近两年新增销售16875.74万元，利润1558.91万元。2014年在上汽通用建立了年产5万件的发动机缸体缸盖精密制造单元，累计生产缸盖15万件，产值4.5亿元，实现了国产高档数控机床在汽车行业的应用示范。