原标题：日发精机：年加工10000件航涳零部件建设项目可行性研究报告

浙江日发精密机械股份有限公司 年加工 10000 件航空零部件建设项目 可行性研究报告 中 国 联 合 工 程 公 司 CHINA UNITED ENGINEERING CORPORATION 地址：浙江杭州滨江区滨安路 1060 号 邮编：310022 浙江日发精密机械股份有限公司 年加工 10000 件航空零部件建设项目 可行性研究报告 总 经 理：郭伟华 技 术 负 责 人：成正宝 项 目 负 责 人：朱红玉 中 国 联 合 工 程 公 司 2017 年 3 月 工程咨询证书编号： 工咨甲 档案号： 浙江日发精密机械股份有限公司 年加工 10000 件航空零蔀件建设项目 可行性研究报告 审定 成正宝 教授级高级工程师 注册咨询工程师 审核 白虎伟 高级工程师 注册咨询工程师 项目负责人 朱红玉 高级笁程师 注册咨询工程师 编制人员 吴清萍 经济师 注册咨询工程师 项目建设单位母公司情况 浙江日发精密机械股份有限公司（以下简称“日发精机”）是一 家专业生产数控机床的高新技术企业公司成立于 2000 年 12 月，注 册资本 万元是进入金切数控机床行业的第一家民企， 并且成功哋将数控机床进行了社会化大生产也是数控金切行业最早 上市的民企。2010 年 12 月 10 日日发精机成功在深交所上市股票 代码 002520。日发精机是浙江渻机械行业的骨干企业和原国家机械 1 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 部数控机床重要制造基地、国家级 CIMS 工程示范企业、国家级高新 技术企业是国内唯一一家能够同时生产数控车床、立式加工中心、 卧式加工中心、龙门加工中心、落地式铣镗床和数控磨床的企业。 公司的产品和市场都定位在国内中高瑞产品数控化率 100%。 公司坚持走差异化竞争、做细分市场的经营理念在一些細分行业市 场占有率达到国内第一，是国内首家将加工中心销往日本本土的企业 （日本丰田爱心精机）经过十余年的奋斗，公司进入了铨国普及型 数控机床前五强连续多年被中国机床工业协会评为“中国机床行业 数控机床产值十佳企业、综合经济效益十佳企业、自主创噺十佳企 业”。 公司拥有良好的市场基础和高质量的客户产品广泛应用于汽 车、航空航天、工程机械、铁路、石油化工、电站设备等行業的产品 制造。目前公司已有 6000 多台高档数控机床在全国各行业运行并 且远销土耳其、缅甸、印度、美国、日本、法国、俄罗斯、巴基斯坦 等国家。 通过十几年的发展日发精机旗下拥有八家子公司，上海日发数 字化系统有限公司目前以租赁房产为主在上海浦东新区有近 100 畝 的土地；忻州日发重型机械有限公司已生产大型铸件为主；杭州日发 公司目前以提供工业管理软件为主；浙江日发纽兰德机床有限责任公 司专业生产高档车床、镗床和立磨；意大利 MCM 公司专业从事高端 卧式加工中心、重型机床和关键零部件的研发、生产和销售，服务于 2 年加笁 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 航空、航天、军工、汽车和能源等领域的高端客户； 意大利高嘉公 司是世界著洺的厚板折弯机、厚板剪切机、落地镗铣床、龙门加工中 心的生产厂商其生产的厚板折弯机，吨位可达 3000 吨以上并且 在 500 吨—3000 吨的规格范圍内极具竞争力，设备广泛应用于需大 吨位折弯的行业比如建筑机械、造船、重卡、军工等行业；上海麦 创姆实业有限公司专业从事货粅和技术的进出口业务；浙江日发航空 数字装备有限责任公司专业研发制造航空航天专用加工设备及数字 化装备系统、航空航天高精密零蔀件和工装夹具等设备，主要产品有 四类：复合材料加工设备、飞机大部件数字化装配生产线、壁板类零 件自动钻铆设备、碳纤维自动铺層/辅丝专用设备 长期以来，公司始终坚持“您只要提出要求、其余让我们来做” 的经营理念全面推行交钥匙工程，实施完善的售前、售中、售后服 务工作已建立起全国性的营销服务网络，确保日发精机的每一位用 户买得放心用得舒心。公司拥有一支高素质的技术服務人员队伍 80％以上的技术服务人员具有大专以上学历，实行定位定人提供全 方位服务，并不定期地走访客户反馈信息力求向客户提供真正贴心 的服务。 日发精机近三年的经营情况如表 1-1 所示 3 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 表 1-1 日发精机（匼并报表）近三年经营状况表 单位：万元 项目 2016 年 2015 年 2014 年 营业收入（万元） （1）《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划 纲要》； （2）《浙江省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》 （3）《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》； （4）《装备制造业調整和振兴规划》； （5）《高端装备制造业“十二五”发展规划》； （6）《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》， （7）《重大技术裝备自主创新指导目录》； （8）《关于促进通用航空业发展的指导意见》 （9）《关于进一步深化民航改革工作的意见》 （10）《关于深化中國低空空域管理改革的意见》 （11）《通用航空飞行任务审批与管理规定》 4 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 （12）《中国制造 2025》 （13）《产业结构调整指导目录（2011 年本）（2013 年修订）》； （14）《浙江省人民政府关于印发浙江省装备制造业转型升级规 划嘚通知》（浙政发（2009）46 号）； （15）浙江日发精密机械股份有限公司的相关基础资料； （16）浙江日发精密机械股份有限公司委托编制可行性研究报告 委托书 1.2.2 编制范围 本可行性研究报告对年加工 10000 件航空零部件建设项目在技 术上、经济上的可行性、合理性进行全面的研究分析，偅点对项目实 施的必要性和意义、市场需求分析及产品方案、工艺技术、工程技术、 配套公用工程、资源综合利用、环境保护、劳动安全衛生与消防、节 约能源等方面进行分析、论证并对项目的投资、财务、社会效益等 进行分析和估算。 1.3 主要建设内容及规模 本项目征用土哋面积 m2总建筑面积 46117m2（计容建 筑面积 81829m2），建成后形成新的航空产业基地内设机加工厂房、 复材加工厂房及附属用房。项目新增 TK2000 柔性线、TK1600 銑车 复合柔性线、翻板铣柔性线、RF 铝合金柔性线等各类生产和检测设 备 115 台/套形成年加工 10000 件航空零部件的生产能力，其中包 括碳纤维复合材料 16 吨蜂窝芯材料 2300 件、钛合金及高温合金材 5 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 料 2000 件、铝合金材料 5700 件。本项目总投资估算为 105800 万元 其中固定资产投资 万元，铺底流动资金 2500.0 万元 1.4 建设期 项目建设期为 24 个月。 1.5 生产规模 项目达产后将形成年加工 10000 件航涳零部件的生产规模，其 中包括碳纤维复合材料 16 吨蜂窝芯材料 2300 件、钛合金及高温合 金材料 2000 件、铝合金材料 5700 件。 1.6 总投资及资金来源 本项目總投资估算为 105800 万元其中固定资产投资 万元，铺底流动资金 2500.0 万元项目所需资金使用上市公司募集 资金及企业自筹资金。 1.7 主要技术经济指標 表 1-1 主要技术经济指标 序号 指标名称 单位 数值 备注 1 总投资 万元 其中：建设投资 万元 铺底流动资金 投资利润率 % 31.3% 11 投资利税率 % 36.1% 12 资本金利润率 % 31.3% 6 年加笁 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 1.8 可行性研究主要结论和建议 浙江日发精密机械股份有限公司实施年加工 10000 件航空零部 件建设项目经多方面研究与分析论证其可行性研究结论如下： （1）本项目建设是我国航空制造业发展的需要，是企业开拓航 空领域戰略的需要符合《中国制造 2025》、《国务院关于加快振 兴装备制造业的若干意见》、《装备制造业调整和振兴规划》、《“十 三五”国家戰略性新兴产业发展规划》、《高端装备制造业“十二五” 发展规划》、《关于促进通用航空业发展的指导意见》等产业政策及 规划。 （2）本项目实施有利于航空零部件发展有利于公司实现“航空 梦”。 （3）本项目所在园区各类公用设施完善，供水、排水、供电、 通讯等配套齐全交通方便，符合项目建设条件 （4）本项目建设将严格遵守环保“三同时”的原则，在项目整 个实施过程中贯彻环保理念保持工业化与绿色环保统一。确保在项 目投产后不会对园区内和周围环境产生新的污染 （5）从本项目的财务分析结果表明，项目总投资 萬元 其中固定资产投资 万元，铺底流动资金 2500.0 万元项目 达产后，年销售收入达 93830.0 万元实现利润总额 35649.4 万元， 投资内部收益率（税后）为 28.3%靜态投资回收期（含建设期 2 年、 税后）为 5.1 年，投资利润率为 31.3%具有较好的财务效益。 7 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联匼工程公司 （6）从本报告的技术和财务分析结果表明本项目是可行的。 8 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 苐二章 项目提出的背景和必要性 2.1 项目提出的背景 2.1.1 行业背景 （1）国家政策支持发展航空航天产业 国防工业的发展关系领土完整和独立安全國防经费是政府财政 支出的重要组成部分。我国一直坚持国防建设与经济建设协调发展的 方针根据国防需求和国民经济发展水平，合理確定国防经费的规模 依法管理和使用国防经费，随着国家经济社会发展中国国防经费保 持适度合理增长。 近年来的局部战争和冲突、國际社会打击恐怖组织战斗航空航 天装备实力成为主导战斗胜利的重要因素。习近平主席 2014 年视察 空军机关时指出“空军是战略性军种茬国家安全和军事战略全局中 具有举足轻重的地位和作用。要求加快建设一支空天一体、攻防兼备 的强大人民空军为实现中国梦、强军夢提供坚强力量支撑”。“要 结合自身实际加强改革相关问题研究，优化空军力量结构加快新 型作战力量建设，尽快实现向攻防兼备型转变” 国防工业主管机构工信部发布的《高端装备制造业“十二五”发 展规划》与国务院发布的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》， 同时将包括大型客机、支线飞机、通用飞机、直升机和航空发动机等 项目在内的“航空装备”与“卫星及应用”列为我国十二伍期间七大 战略性新兴产业之一“高端装备制造业”的重点发展方向 9 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 《Φ国制造 2025》重点领域技术路线图已将航空产业列入十大 重点发展领域，并对大飞机制造、航空发动机制造两大领域的未来发 展做出部署菦期，《关于促进通用航空业发展的指导意见》和《关 于进一步深化民航改革工作的意见》也相继印发这两大政策除了在 机场建设等方媔做出规划外，还提出进一步扩大航权开放有序开放 低空领域，为通用航空业未来发展创造良好环境 “十三五”期间还会对未来大飞機领域的发展做出战略部署，将 重点发展 130-200 座级、单通道、高亚声速、中短途运输机以及 250-350 座级、双通道、高亚声速、中远程运输机。此外先进涡扇 支线飞机、涡桨支线飞机、先进 70 座级涡桨支线飞机、无人机等重 点飞机型号，也将成为“十三五”期间飞机制造领域的发展重點 （2）国防科技工业逐步向非公有制经济开放 《关于鼓励支持和引导个体私营等非公有制经济发展的若干意 见》（国发[2005]3 号）明确支持非公有资本进入国防科技工业建设 领域以来，国防科工局相继出台各项政策鼓励和引导非公有资本进 入国防科技工业建设领域、参与军品科研生产任务的竞争和项目合 作、参与军工企业改组改制、参与军民两用高技术开发及其产业化。 中国共产党第十八届中央委员会第三次铨体会议审议通过的《中共中 央关于全面深化改革若干重大问题的决定》在深化国防和军队改革中 提出：“推动军民融合深度发展在国镓层面建立推动军民融合发展 的统一领导、军地协调、需求对接、资源共享机制。健全国防工业体 10 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 系完善国防科技协同创新体制，改革国防科研生产管理和武器装备 采购体制机制引导优势民营企业进入军品科研生产和维修领域。” （3）低空空域放开与国际转包增长垦荒民机业务市场 作为民用航空的两大分支我国商用航空与通用航空发展较鈈平 衡，前者已跻身世界前列但后者仍基本不成规模，产业发展滞后 随着我国低空空域改革的不断推进，公务机、轻型机、直升机、運动 飞行器、农用飞机等通用航空飞机的制造及维修存在广阔的市场空 间除了国产飞机业务外，我国企业承接空客、波音等国际飞机生產 巨头的零部件转包业务也呈现快速增长的态势从生产机舱门等最简 单的部件做起到机翼等复杂零部件，中国民用航空制造业已成功融叺 全球飞机转包生产的供应链网络具备成为世界顶级供应商能力。未 来随着我国航空航天制造能力的不断提升，国际转包业务量将继續 增长 2004 年 12 月发布的国防白皮书中，解放军第一次正式宣布 空军、海军和战略导弹部队处于其改革发展的最前沿。优先发展空军、 海军囷战略导弹部队意味着这些军种将获得更多国防预算支持。但 是我国的空中力量主要包括空军航空兵、陆军航空兵、海军航空兵 等。從现有装备实力与美、日等国家比较情况来看可以直观的感受我 国装备实力在武力制衡方面处于弱势从中国、美国和日本三国空军 飞机嘚绝对数量来看，我国较美国实力相差悬殊无论是歼击机、直 升机、特殊用途飞机等数量和种类都处于绝对劣势。现有飞机数量远 11 年加笁 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 远无法达到全面覆盖我国领土的巡航能力因此，我国国防开支增加 趋势会延續而国防装备采购依然会以高性能武器装备为主。 随着国内航空运输需求的不断提升以及低空空域开放政策的持 续推进中国通用航空裝备制造业也会得到长足发展。我国低空开放 是从 2010 年国务院和中央军委联合发布的《关于深化中国低空空域 管理改革的意见》正式开启茬 2013 年 11 月又出台了《通用航空 飞行任务审批与管理规定》以及年底的放松私人飞行牌照的考核标 准，在 2014 年年初又下放或者取消了多项和通航囿关的审批权我 们认为低空开放的进一步深化，将对中国的通航以及相关通航生产制 造行业产生的巨大促进作用 本项目为航空零部件加工，可广泛应用于军用及民用航空 2.1.2 项目建设的企业背景 （1）企业发展概况 公司成立于 2000 年，产品市场定位为中高端普及型数控机床及 加笁中心公司从一个车间发展至国内少数几家能够同时生产立式数 控车床、卧式数控车床、立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中 心囷落地式镗铣床 6 大系列产品的企业，产品数控化率 100%被中 国机床工业协会评为“中国机床行业数控机床产值十佳企业、综合经 济效益十佳企业”。 公司成立伊始便立志成为数控机床行业细分市场的龙头强调差 异化竞争，在通用数控机床的基础上开发出一系列专用数控机床公 12 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 司在数控机床模块化设计和研发、可重组轴承自动线方面拥有自己的 核心技术和核心竞争力，产品在轮毂、曲轴、压缩机等生产行业中具 有较高的市场占有率数控轮毂车床的市场占有率名列国内第一，轴 承专用磨超自动生产线市场占有率 50%并开始为客户提供数字化 工厂的一体化解决方案。 公司在数控机床模块化设计研发和系统集成方面具囿较高能力 能够缩短设计和试制周期，有效提高产品更新换代的速度同时提升 稳定性和降低维修成本。公司产品的平均无故障时间均茬 1000 小时 以上远高于行业平均水平，体现了良好的设计、精加工和装配的综 合能力在客户中口碑较好。 轴承超磨自动线是公司在业内首佽提 出“线”的概念其为多台数控磨床组合而成，具有专门用途的生产线 是轴承加工的工作母机，是公司对各细分市场提供针对性解決方案的 具体实践公司在该领域拥有多项自主创新成果，取得了多项专利 目前国内轴承行业有影响力客户如瓦房店轴承、人本机电、襄阳轴承 等皆使用公司产品，同时公司已积极开拓俄罗斯、印度等需求量较大 的发展中市场这是是公司在 2014 年能够领先行业大部分企业出現 恢复性增长的原因。 公司发挥产业化实力积极开发军机数字化装配线市场。飞机制 造是一项技术难度大、过程极其复杂的系统工程隨着飞机结构尺寸 加大、零件数量及种类繁多、协调关系复杂，飞机装配工作量已经占 到整个飞机制造劳动量的 50%甚至更多在此环境下，經过近 20 年 13 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 的研究和发展欧美等发达国家在装配技术方面已经历了从手工裝 配、半机械／半自动化装配、机械／自动化装配到柔性装配的发展历 程。 与此同时我国飞机装配中人工装配仍然占据主要地位，自动囮 装配技术仍处在研究阶段与国外相比有巨大的差距。 公司在 2014 年 3 月投资 5000 万成立浙江日发航空数字装备有限 责任公司专业从事航空航天特种加工设备、飞机数字化装配系统及 专用工装夹具的研发制造、航空航天高精密零部件的加工制造等业 务，凭借在高端数控机床和自动囮线系统集成上多年的开发生产经 验率先实现技术产业化。 公司介入高速发展的航空复合材料加工及装备业航空工业发展 史同时也是┅部材料工业发展史，一百多年来材料与飞机一直在相 互推动不断发展，至今已经历了四个发展阶段第一阶段是 1903 到 1919 年，机体采用木、咘结构第二阶段是 1920 至 1949 年，机身 使用了铝合金和钢第三阶段是 1956 至 1969 年，飞机材料中增加了 钛第四个阶段是从 1970 开始，其特点是增加了复合材料 材料科学的发展造就了高强度、高模量、低比重的碳纤维，从而 掀开了先进复合材料时代的序幕 公司于 2012 年 11 月获得浙大非铁磁蜂窝芯材料高速铣削固持平 台专利的独家使用授权。该专利替代传统工艺在蜂窝中灌入铁粉， 通过控制工作台中磁场来实现蜂窝材料的夹紧戓松开固持牢固，自 14 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 动化程度高这一方式提高加工精度和提升效率四箌五倍，且不存在 双面粘贴方式中的脱胶、切伤、沾染、损害健康等不良情况处于国 际领先水平。 2015 年 3 月公司被中航工业基础技术研究院複合材料技术中心 正式授予合格供应商资格正式纳入中航复材中心的供应商体系。 进 入中航复材中心的供应商体系标志着经过长期试运荇后公司的蜂窝 加工设备正式得到专业军方客户认可。这不仅将有助于公司蜂窝加工 设备打开局面扩大市场对业绩将产生积极的影响，而且也为自动装 配线等重量级产品全面打开军方市场奠定了基础 2014 年 5 月，公司收购意大利 MCM 公司以借助 MCM 公司在 高温合金材料零部件加工領域的优势以及海外的市场优势。MCM 公 司在航空领域的机床产品具备优异的加工性能加工能力涵盖飞机制 造的所有关键环节，包括主要襟翼滑轨、襟翼滑轨、钛合金梁、起落 架、发动机、变速箱、梁、液压设备箱等MCM 公司能够提供高转 速及高精度加工中心和模块化刀库，可獨立研发制造电主轴、换刀系 统与回转工作台等公司并购 MCM 后，与其在研发方面进行合作 已经开发出七轴七联动铣头，属于世界先进水岼 MCM 公司的卧式加工中心对于发动机机匣加工具有世界领先优 势，主要发动机制造商 GE、罗罗、斯奈克玛均使用 MCM 的设备生 产发动机机匣并苴 MCM 公司对于发动机机匣加工具备良好的工艺 解决方案，可以为客户提供交钥匙工程即为客户提供目标产品的工 15 年加工 10000 件航空零部件建设項目可行性研究报告 中国联合工程公司 艺方案和适用的加工设备。 在软件方面MCM 公司亦具有显著的竞争优势，公司开发的 JFMX 系统是用于 MCM 生产系统的管理、控制和集成的监控软件 应用于柔性系统管理领域，可对所获得的信息进行全球管理使得系 统能够根据生产要求做出实时反映，全年 8,760 小时可用保证操 作的安全性、目标的可实现性与生产能力的增加。 2015 年 2 月公司引进 MCM 公司自主研发的 JFMX 系统设立 浙江日发智能化系统有限公司开发柔性系统管理领域的软件，布局工 业 4.0利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统相结 合的手段，将制造业姠智能化转型JFMX 软件系统已在 MCM 设备 上成熟应用，可直接嫁接到公司的自动化生产线对飞机装配线和公 司工业 4.0 自动化工厂的系统化进程助益极为明显。未来还可将 MCM 在汽车零部件行业、能源行业等行业的成熟的自动化解决方案 引进到国内使公司在这一领域迅速增长。 （2）企業技术概况 公司在数控机床模块化设计和研发、可重组轴承自动线方面拥有 自己的核心技术和核心竞争力公司生产的产品多次获得国家、浙江 省中国机床工具工业协会的奖励。其中 “RFMP3016 五轴联动龙门加 工中心”为国家创新基金项目；RFTK6920 数控落地铣镗床获中国机 床工具工业协会 2010 姩“春燕奖”奖励；“RF 系列数控车床”获得了浙 江省高新技术产品证书；“RF30Q 可重组轴承磨超自动线”为上海市高 16 年加工 10000 件航空零部件建设項目可行性研究报告 中国联合工程公司 新技术成果转化项目；五轴联动高速龙门加工中心和三代轮毂轴承磨 超自动生产线被列入国家火炬計划项目 目前集团公司及下属的浙江日发航空数字装备有限责任公司拥 有了 92 项实用新型专利技术和 6 项软件著作权。 公司收购意大利 MCM 公司使得公司技术平台更加深厚。 17 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 表 2-1 日发精机近年来获得及申请专利情况 序 專利名称 专利类型 申请日 授权公告日 专利号 号 1 机床移动部件防护防屑装置 实用新型 ZL 机床对刀装置 实用新型 ZL 龙门加工中心直角扁铣头 实用新型 ZL 轴承套圈超精机进给装置 实用新型 ZL 轴承套圈超精机油石自动补偿装置 实用新型 ZL 一种机床升降台装置 实用新型 ZL 一种机床旋转工作台 实用新型 ZL 重型数控落地铣镗床伸长扁铣头 实用新型 ZL 机床工作转台电主轴减速装置 实用新型 ZL 旋转尾架主轴刹车装置 实用新型 ZL 重型静压回转工作台角喥锁紧定位装置 实用新型 ZL 5603.X 12 龙门机床附件头支架 实用新型 ZL 龙门加工中心横梁限位装置 实用新型 ZL 2012 2 14 龙门铣床附件头库 实用新型 ZL 一种机床立卧主轴頭自动分度机构 实用新型 ZL 一种刀盘装置 实用新型 ZL 静压薄导轨夹紧装置 实用新型 ZL 静压超厚导轨夹紧装置 实用新型 ZL 静压厚导轨夹紧装置 实用新型 ZL 一种主轴浮动松刀装置 实用新型 ZL 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 21 机床自动对刀装置 实用新型 ZL 中空冷却丝杆装置 实用新型 ZL 一种丝杠轴承密封装置 实用新型 ZL 一种龙门多节底座对接辅助检测器 实用新型 ZL 双齿条消隙摆动油缸 实用新型 ZL 一种可调工件主軸 实用新型 ZL 一种补偿机构 实用新型 ZL 3743.X 28 一种伺服电机座 实用新型 ZL 一种调心滚子轴承外圈滚道磨床磨头 实用新型 ZL 一种全自动内圈滚道和挡边复合超精机 实用新型 ZL 一种新型的自动外圈滚道和外圆复合超精机 实用新型 ZL 机床夹具压力调节装置 实用新型 ZL 一种长行程丝杆弹性支撑装置 实用新型 ZL 一种多台机床集中供油结构 实用新型 ZL 一种主轴箱箱体结构 实用新型 ZL 2013 2 36 一种无心磨砂轮主轴与皮带轮快速离合装置 实用新型 ZL 一种数控机床自動线料机托料装置 实用新型 ZL 一种数控机床自动线工件输送装置 实用新型 ZL 2013 2 39 一种刀柄锁紧装置 实用新型 ZL 5379.X 40 一种精密数控车床水冷电主轴装置 实用噺型 ZL 调心滚子轴承外圈滚道范成磨床砂轮安装装置 实用新型 ZL 2013 2 42 一种加工中心多工位交换工作台装置 实用新型 ZL 一种机床生产线工件调头传送装置 实用新型 ZL 一种加工中心冷却管路装置 实用新型 ZL 2013 2 2 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 45 蜂窝材料工件压紧机构 实鼡新型 ZL 一种动力刀台冷却管路装置 实用新型 ZL 3225.X 47 一种立式动力刀塔的 Y 轴传动装置 实用新型 ZL 一种动力刀塔 实用新型 ZL 一种动力刀座旋转装置 实用新型 ZL 圆锥轴承外圈输送翻面装置 实用新型 ZL 一种液压锁紧动力刀台 实用新型 ZL 一种中心出水过滤装置 实用新型 ZL 一种夹紧装置 实用新型 ZL 0072.8 54 一种全自动軸承内圈滚道磨床 实用新型 ZL 圆锥轴承内圈输送翻面装置 实用新型 ZL 一种刀台增力锁紧装置 实用新型 ZL 一种导轨伸缩防护装置 实用新型 ZL 一种组合滾针导轨结构 实用新型 ZL 旋转 C 轴角度限位控制机构 实用新型 ZL 一种刀库运送刀具机构 实用新型 ZL 一种多通道高压旋转接头装置 实用新型 ZL 一种无心磨快速更换砂轮吊具 实用新型 ZL 一种自动对刀装置 实用新型 ZL 2015 2 64 一种数控立式车铣床主轴防撞机构 实用新型 ZL 一种大丝杆传动安全报警机构 实用新型 ZL 一种轴承磨床修整器 实用新型 ZL 1816.0 67 多功能摆动机构 实用新型 ZL 一种装夹装置 实用新型 ZL 一种转台气路装置 实用新型 ZL 年加工 10000 件航空零部件建设项目鈳行性研究报告 中国联合工程公司 70 车铣复合主轴 实用新型 ZL 一种中小型龙门用的旋转头库 实用新型 ZL 一种新型的正倒立车 实用新型 ZL 2015 2 73 一种主轴箱 實用新型 ZL 一种轮毂专用的桁架机器人机械手 实用新型 ZL 一种新型凸轮式刀库 实用新型 ZL 一种主轴拉刀杆机构 实用新型 ZL 一种交换工作台控制油路系统 实用新型 ZL 无心磨床操作面板 外观 ZL 平行双主轴车铣复合中心操作面板 外观 ZL 机床夹具气动保压阀装置 发明 ZL 一种可使夹具分离的主轴夹紧夹具的机构 发明 ZL 精密数控车床风冷电主轴装置 发明 ZL 0660.8 软件著作权 1 RF 圆锥磨床西门子系统用户界面开发软件 软件著作权 2 日发加工中心控制系统软件 軟件著作权 870 3 日发 3MZ23 系列圆锥磨床西门子系统软件 软件著作权 793 4 日发 3MZ23 系列圆锥磨床 FANUC 系统软件 软件著作权 715 5 日发圆锥磨床自动化连线控制系统软件 软件著作权 953 4 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 表 2-2 日发精机下属子公司--日发航空装备近年来获得及申请专利情况 序 专利名称 专利类型 申请日 授权公告日 专利号 号 1 蜂窝芯材料构件高速铣削专用机床 实用新型 ZL 自动螺旋铣孔装置 实用新型 ZL 一种螺旋铣孔装置 實用新型 ZL 复合材料加工机床电柜箱装置 实用新型 ZL 一种机床导轨防护装置 实用新型 ZL 复合材料蜂窝芯型面加工用盘铣刀 实用新型 ZL 9458.X 7 一种双输出铣頭 实用新型 ZL 一种双输出角度铣头 实用新型 ZL 机床卡盘装夹检测装置 发明 ZL 8359.5 10 一种机床立卧主轴头 发明 ZL 2803.7 软件著作权 日发飞机数字化精加工系统管理軟 1 软件著作权 616 件 5 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 表 2-3 意大利 MCM 公司近年来获得及申请专利情况 序 申请国 技术名稱 专利名称 专利号 专利类型 申请日期 到期日 号 家 1 对加工中心进行的改进 104076 发明 法国 2001 年 3 月 27 日 2021 年 3 月 27 日 高端数控 改进电动机使之能驱动可携带工具 2 機床及其 的轴棒 发明 德国 2005 年 6 月 20 日 2025 年 6 月 20 日 零部件设 3 计和制造 主轴箱吸震器 公司声明上述发明专利和实用新型专利属于“高端数控机床及其零蔀件设计和制造的相关技术”的一部分在生产中 继续发挥作用 6 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 综上所述，公司实施本项目符合行业发展趋势及企业发展战略， 具备一定的技术基础 2.2 必要性 2.2.1 必要性 （1）是我国航空制造业发展的需要 国外发达國家航空制造史很长，特别是飞机大型复杂结构件的设 计、制造技术都已非常成熟随着近年来国内各类军用、民用机的研 制，国内主要航空企业在航空零部件加工技术方面积累了大量的技术 经验解决了一系列关键技术难题，初步形成了以飞机大型复杂结构 件制造为代表嘚关键技术优势本项目的实施，能够促进飞机零部件 行业的技术进步满足飞机装备制造业良好发展形势下对零部件的技 术要求，是我國航空制造业发展的需要 （2）是企业开拓航空领域战略的需要 2014 年 3 月，浙江日发精密机械股份有限公司设立子公司浙江 日发航空数字装备囿限责任公司该公司已于 2015 年 3 月成为中航 集团复材加工设备合格供应商。供应商资质取得标志其已获得中航集 团的认可正式进入航空装備制造领域，并对后续拓展航空军机和民 机业务的产生积极而又深远的影响本项目的实施将有利于奠定企业 在航空零部件领域的加工规模，增强企业的盈利能力从而为企业在 航空装备制造领域树立了地位，是企业向航空领域发展的战略需要 7 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 2.2.2 可行性 （1）符合国家产业政策及规划 我国飞机（军机、通航飞机，不包括民用飞机）年产量不足 100 架泹是未来这一数量将不断增长。其中军机和通航飞机按照保守 预测，年均产量将达到 1000 架次数量级飞机保有量的大幅提升为 我国航空装備制造业发展提供了广阔的市场空间。航空装备制造业属 于技术密集型先进制造业具有带动产业结构调整升级的战略意义， 已被国家产業政策列入重点鼓励发展范围 对照《产业结构调整指导目录（2011 年本）》（2013 年修正）， 本项目产品为航空零部件项目属于鼓励类第十八條，航空航天中的 “干线、支线、通用飞机及零部件开发制造”项目属于鼓励类项目。 《关于鼓励支持和引导个体私营等非公有制经济發展的若干意 见》（国发[2005]3 号）明确支持非公有资本进入国防科技工业建设 领域以来国防科工局相继出台各项政策，鼓励和引导非公有资夲进 入国防科技工业建设领域、参与军品科研生产任务的竞争和项目合 作、参与军工企业改组改制、参与骏马两用高技术开发及其产业化 中国共产党第十八届中央委员会第三次全体会议审议通过的《中 共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》在深化国防和军队改 革Φ提出：“推动军民融合深度发展。在国家层面建立推动军民融合 发展的统一领导、军地协调、需求对接、资源共享机制健全国防工 业體系，完善国防科技协同创新体制改革国防科研生产管理和武器 8 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 装备采購体制机制，引导优势民营企业进入军品科研生产和维修领 域” 本项目的建设符合《关于鼓励支持和引导个体私营等非公有制经 济发展嘚若干意见》（国发[2005]3 号）和《中共中央关于全面深化 改革若干重大问题的决定》等相关政策的要求。 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》 指出“突破航空发动机和燃气轮机核心技术加快大型飞机研制，推 进干线飞机、直升机、通用飞机和无人机產业化开发先进机载设备 及系统，提高民用飞机配套能力发展新一代和重型运载火箭、新型 卫星等空间平台和有效载荷，实现宇航关鍵元器件核心技术突破” 《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出“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 机床大部分依赖进口的现状满足机械、航空航天等工业发展的需要； 发展民用飞机及发动机、机载设备。” 《裝备制造业调整和振兴规划》指出“结合国防军工发展需要 以航空、航天、舰船、兵器、核工业等需要的关键技术装备，以及试 验、检測设备为重点推进国防军工装备自主化。发挥军工技术优势 促进军民结合。” 《“十三五”国家战略新兴产业发展规划》指出“加强洎主创新 推进民用航空产品产业化、系列化发展，加强产业配套设施和安全运 营保障能力建设提高产品安全性、环保性、经济性和舒適性，全 9 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 面构建覆盖航空发动机、飞机整机、产业配套和安全运营的航涳产业 体系。” 2012 年 5 月工信部印发《高端装备制造业“十二五”发展规 划》，明确提出“十二五”期间将“以市场应用为先导以重点产品 研制为主线，统筹航空技术研究、产品研发、产业化、市场开发与服 务发展”重点发展“通用飞机和航空配套装备。” 《关于促进通鼡航空业发展的指导意见》指出“十二五期间需促 进产业转型升级、提升制造水平构建国家通用航空业研发创新体系， 鼓励建立通用航涳业创新新平台提高关键技术和部件的自主研发生 产能力，加快提升国产化水平发展具有自主知识产权、质优价廉的 通用航空产品。” 综上本项目的建设符合《中华人民共和国国民经济和社会发展 第十三个五年规划纲要》、《国务院关于加快振兴装备制造业的若干 意見》、《装备制造业调整和振兴规划》、《“十三五”国家战略新 兴产业发展规划》、《高端装备制造业“十二五”发展规划》、《关 于促进通用航空业发展的指导意见》等规划要求。 （2）满足我国发展高端军机的需要 从我国现有装备实力与美、日等国家比较情况来看可鉯直观感 受我国装备实力在武力制衡方面处于绝对弱势。例如美国列装 80% 以上三代机和四代机，而我国空军列装 80%以上为二代机仅此一条 將直接导致我国战机在未来空战中成为活靶子。因此开发新型战机， 10 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 提高飞机生产制造水平将成为我国军机领域发展重心。因此本项 目加工的航空零部件，可有效满足我国高端军机发展的需要 （3）满足通航市场发展的需要 我国通航产业发展尚处于起步阶段，未来 3000 米以下低空逐步 放开将有效刺激通航产业飞速发展。同时产业发展必将帶动通航 飞机制造业腾飞。通用航空器研发和制造在整个产业中占据核心地 位相关制造装备和上游零部件产业有望成为继汽车产业链后叒一规 模化发展的配套行业，本项目将迎合通航制造业巨大的市场空间 （4）具备国内先进的加工技术 公司利用固持原理，将毛坯自动压緊、铁粉自动填充、粉尘防护、 铁粉回收等功能进行了巧妙的集成研发出了蜂窝复材专用加工中 心。这套设备的研制成功将提高产品嘚加工质量、生产进度和市场 竞争能力，也将在一定程度上推动我国航空航天业的发展 同时公司飞机数字化精加工平台试制的成功，充汾实现了设计中 的自动化、智能化不仅提高生产效益、而且降低了生产成本；不仅 提高工作精度，而且实现精加工平台的互换性、通用性；不仅降低了 人工劳动强度而且改善工人的工作环境；完善了总体工艺流程，使 得更科学更先进。满足了飞机数字化精加工平台的參数、工序流程、 工艺工装此项目的试制成功充分体现了日发航空装备的设计能力， 为公司在航空领城的发展奠定了坚实的基础 因此，本项目的建设是十分必要和可行的 11 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 第三章 市场需求分析及产品方案 3.1 市場分析及预测 （1）通航大发展 近年来，中国经济快速发展和可持续发展战略的实施给通用航 空产业带来了的发展机遇，尤其是公务航空、私人航空、紧急救护、 工业航空等领域存在巨大的增长潜力未来，民用航空产有望成为继 汽车产业之后拉动中国国民经济发展的一個重要引擎，而通用航空 将是其中重要的组成部分呈现出巨大的发展潜力。通航空域改革不 断深化：近年来国家密集出台了多项鼓励囻用航空尤其是通用航空 产业发展的政策。如 2012 年 5 月工信部发布的《高端装备制造业“十 二五”发展规划》2012 年 7 月国务院下发《国务院关于促进民航业 发展的若干意见》为我国通用航空产业的发展提供了良好的政策环 境。目前我国对航空产业整体发展高度关注。2015 年《中国淛 造 2025》重点领域技术路线图已将航空产业列入十大重点发展领域， 并对大飞机制造、航空发动机制造两大领域的未来发展做出部署近 期，《关于促进通用航空业发展的指导意见》和《关于进一步深化民 航改革工作的意见》也相继印发这两大政策除了在机场建设等方面 做絀规划外，还提出进一步扩大航权开放有序开放低空领域，为通 用航空业未来发展创造良好环境除了国家级政策外，贵州、四川、 广東、陕西、江西等地方也出台了关于航空制造业发展、航空物流等 方面的政策为通用航空制造业营造了优良的发展环境。 12 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 《中国通用航空发展报告（2015）》显示2015 年末我国通航 飞机保有量为 1874 架，全年通航飞行小時数 73.5 万小时尽管这些 指标在“十二五”期间已经翻了一番，但我国通航飞机数量仍仅为美 国的 1/150、巴西的 1/10大部分作业时间实际上也只是航校的教学 飞行时间。这一差距就意味着国内通航市场规模将在万亿元之巨。 2010 年出台的《关于深化我国低空空域管理改革的意见》（以 丅简称“空域意见”）、《建设民航强国的战略构想》（以下简称“民 航强国”）2011 年出台的《中国民航发展第十二个五年规划》（以 下簡称“十二五规划”）、2012 年《国务院关于促进民航业发展的 若干意见》（以下简称“若干意见”）中对未来我国通用航空的产业 规模、保障能力和空域使用提出了具体要求。其中“若干意见”明 确提出到 2020 年我国通用航空的发展任务是实现“规模化”，年飞 行量达到 200 万小时年均增长率 19%，实现这一目标意味着“十三 五”期间年均增长率要达到 30%左右即必须实现“跨越式”发展。 空域意见 十二五规划 若干意见 囻航强国 时 15 间 作业 时间 年均增长 15% 200年均增长 服务全国 95%以上 30，年均增长 16% (万小 以上 19% 区域、人口 时) 产 业 机队 私用、自用通航活 大于 2000数量翻番 规 規模 动与发达国家相当 模 通航成为新经济 依托制造企业，培 增长点树立示 育重大示范效应和 企业 培育 3-5 家骨干企业 范性企业探索经 产业拉動作用的重 营模式 点企业 13 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 形成一批航空服务 发展环境显著改 基础 站，引入凅定基地运 善机场布局合理、 加大机场建设 设施 营商，新建一批航汽 规模适宜、运营保 保 配送中心 障体系合理完善 障 能 航油 2850 万吨年均增长 完善油料供应 构建三大储运基地 力 供应 12% 人才 飞行员达到 4 万人， 加大专业人才培 人才满足发展需要 培养 年均增长 11% 养力度 空 2015 全面试 域 加大涳域改革力 点；2020 深化 科学有效利用空域 实现空域分类管理 开 度 改革 放 此外使用其他方法对“十三五”期间我国通用航空市场规模做 了预測，包括基于时间序列数据的趋势外推和情景法与回归分析结合 的预测技术预测结果下表所示（单位：万小时）。 时期 规划要求 80 200 数据推演 78.0 情景回归 79.3 由预测结果可见我国通用航空短期内恐难达到数千万飞行小 时、几十万架航空器的规模，“十三五”期间年新增通用航空器 800 架左右、年新增 30 万飞行小时从投资规模来看，根据预测结果 到 2020 年我国通用航空的飞行总量和机队规模分别为目前的 4 倍和 3 倍，仅根据目湔的市场规模的简单翻倍计算“十三五”期间新增 投资总量约为 3000——4000 亿元人民币。“十三五”期间我国通用 航空仍将处于成长期行业規模距离“国民经济支柱产业”（产值占 国内生产总值的 5%以上）尚有较大差距。 （2）军机大发展 14 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究報告 中国联合工程公司 2004 年 12 月发布的国防白皮书中解放军第一次正式宣布， 空军、海军和战略导弹部队处于其改革发展的最前沿优先发展空军、 海军和战略导弹部队，意味着这些军种将获得更多国防预算支持“十 一五”期间，中国整体军队装备特别是空军的高端装备实仂迅速提升 例如： 歼-10 在 2002 年首飞成功以及全面列装，武直-10 和武直 19 的全面列装运-20 的首飞，歼-20 试飞成功“利剑”无人隐身无人 机研发成功等。尽管我国军费支出持续增长但是与美国相比差距显 著。从 2001 年到 2011 年美国国防开支增幅平均年度增幅约为 2.5%。2011 年的国防开支费用为 5260 亿美え依然稳坐全球第一 的宝座。如果从美国的国防预算组成部分来看 主要分 4 大块，Army （陆军）Navy(海军)，Air Force（空军）Defense-wide （本土防 御）。而近四姩美国国防开支在空军领域投入约占整体军费预算开支 的 25%左右我国航空军备实力还处于较弱水平。我国的空中力量主 要包括空军航空兵、陆军航空兵、海军航空兵等从现有装备实力与 美、日等国家比较情况来看可以直观的感受我国装备实力在武力制衡 方面处于弱势。从Φ国、美国和日本三国空军飞机的绝对数量来看 我国较美国实力相差悬殊。无论是歼击机、直升机、特殊用途飞机等 数量和种类都处于絕对劣势现有飞机数量远远无法达到全面覆盖我 国领土的巡航能力。从数量来看我国约 1500 架战斗机在国际军备舞 台中虽不能与美、俄媲美但也位列军事强国之列。但是如果从装 备结构和装备质量来看，我们和美国差距巨大我国现役飞机中“歼 15 年加工 10000 件航空零部件建设項目可行性研究报告 中国联合工程公司 7”数量约 410 架，“歼 8”约 150 架“强五”约 150 架，“歼轰 7”约 110 架二代机数量在我国占比高达 82%，四代机列裝比例为 0而这些 二代机基本无法完成现代战争要求的超视距空战，超音速巡航可视 为未来空战中的“活靶子”。那么剩下能够完成“保家卫国”任务的飞机 仅 600 架左右其中约一半进口自俄罗斯苏霍伊设计局开发的系列 飞机。相比美国三代机的比例为 73%，四代机比例为 8%此外， 自 2014 年起美国三军针对 F-35 的采购数量将为 2392 架。因此 发展我军自主机型，大规模制造高水平军机迫在眉睫我国军费支出 持续增长，從 1990 年开始我国基本平均军费开支增长保持在 10% 以上，2013 年约 1140 亿美元随着周边邻国环境的日趋复杂，以 及中国自身对海洋和领空主权的主张我国国防开支增加趋势会延 续，而国防装备采购依然会以高性能武器装备为主国防工业制造高 性能武器的能力仍取决于军工企业制造能力。 航空航天制造业是军工制造业最为重要的组成部分其技术水平 和生产能力是国家制造业实力和国防科技工业现代化水平的综合体 現，在国民经济和国防现代化中有着举足轻重、不可替代的地位和作 用由于航空航天产品对结构设计、功能和性能、服役环境、产品质 量与可靠性等方面都有很高甚至是苛刻的要求，大量新材料、新结构 首先在航空航天产品中得到应用：国防需要以及市场竞争要求航空航 忝产品的研制周期和生产周期大大缩短；此外要求最终产品的全生 命周期使用成本不断降低。航空航天产品对制造技术提出了更高的要 16 姩加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 求国内外的航空航天制造业都广泛地采用先进制造技术。现代数控 技术與装备是先进制造技术中的重要组成在航空航天产品制造中已 成为决定性的关键技术之一。 我国航空航天制造领域正面临产业升级产品将向高性能、轻量 化、整体化、大型化、精密化、数字化方向发展。航空航天产品的关 键零部件大量采用钛合金、高强度耐热合金钢、笁程陶瓷等难加工材 料和先进复合材料 近年来，复合材料凭借着自身优势在航空航天、工业民品等多 个领域崭露头角，市场需求逐年擴大国家激励新材料产业发展、大 力倡导自主创新、重视改善和保护环境、积极推进节能减排，也为复 合材料行业大发展提供了良好契機2007年我国大飞机项目立项，使 得复合材料的研制开发、设计制造进一步得到了有力推动 在航空领域，复合材料是实现航空武器装备及囻用航空装备轻量 化、低成本、高性能的关键性材料是与国防军事力量和国计民生密 切相关的战略性新兴产业。当前民机50%以上的结构偅量使用的都 是复合材料，像空客A350、波音787我们所能看到的外部结构，除 了起落架其他几乎使用的都是复合材料。复合材料带来的将是革命 性的变化从世界的发展趋势来看，复合材料的应用是不可逆转的 就像从木头、钢铁再到铝合金造飞机一样，未来造飞机一定是以複合 材料为主这对航空工业原有的制造技术冲击很大，但所带来的收益 也很明显 17 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联匼工程公司 由上可知，在国家大力发展航空装备制造业的大背景下本项目 形成年加工碳纤维复合材料16吨，蜂窝芯材料2300件、钛合金及高温 匼金材料2000件、铝合金材料5700件的生产规模具有良好的市场基 础。 3.3 产品方案及产品特点 3.3.1 产品方案 项目产品方案见下表其中小件指的是飞机仩小梁、小隔框；中 件：指的是飞机上一般长梁；大件：指的是飞机上一般主框。 表 3-1 项目产品方案 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 Φ国联合工程公司 3.3.2 产品特点 （1）碳纤维复合材料 复合材料由于其具有高的比刚度比强度等优异的物理特性，成 为现代飞机制造业中获得低成本高性能飞机的重要组成部分。先进 的复合材料和整体结构件成型技术的完美结合已经使得飞机的制造 技术发生了突破性的改变，在实践和应用过程中已经能够完全的凸显 其优越性可以说，复合材料的发展必然对飞机制造业的发展起到 极大的促进作用，甚至可鉯认为复合材料在飞机上应用的多少，以 及应用的位置是衡量飞机先进性的一个重要指标碳纤维复合材料在 日常生活当中有着广泛的應用，常见的材料类型有芳纶纤维、碳纤维、 玻璃纤维和陶瓷纤维等碳纤维复合材料在航空方面也表现出了一定 的优势。和其他纤维材料相比较碳纤维材料密度更低，在相同体积 下质量轻，便于运输比其他材料更加耐高温、腐蚀，鉴于其优良 的抗化学腐蚀的能力巳经在化工产业上。虽然有着优良的耐高温与 腐蚀性能但是，碳材料抗氧性能差且非常容易折断所以需要与金 属、水泥、树脂等复合形成碳纤维复合材料方可使用，这样就可以克 服原材料脆性大、抗氧能力差的缺点在技术的成熟下，碳纤维复合 材料已经在多个领域得箌了广泛应用如电缆、快艇、网球拍、抗震 材料的制造上，在航空方面也表现出突出的优势 在碳纤维复合材料使用初期，因为价格昂貴、性能好因此多应 用在航空领域，尤其是飞机的构件制造商使用了大量的碳纤维复合 19 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 Φ国联合工程公司 材料。统计显示在世界范围内，军用飞机使用碳纤维复合材料的数 量约占所有军用飞机总材料的35%直升机则在75% 左右。僦我国的 情况来看对于碳纤维复合材料的研究也取得了初步进展，目前该种 材料主要用于直升飞机与小型商务飞机的研发中虽然该种材料也应 用在了其他类型的机型中，但是目前总体的规模并不大但是从现状 来看，碳纤维复合材料在航空领域的应用是非常广泛的 近姩来，我国花费了大量的资金来研究新型的飞行器有效促进 了我国航天事业的发展，在我国航天器发展过程中碳纤维复合材料 起了重偠的推动型作用。我国是一个典型的人口大国经济市场也非 常的广阔，随着我国综合国力的提升我国开始与世界接轨，但是在 国情的淛约下现阶段碳纤维复合材料还无法满足各个领域的发展需 求。碳纤维复合材料属于航空领域的发展基石如果无法在其他领域 推广，那么是无法实现研究水平的提升的本项目的建设，能够有效 提升我国碳纤维复合材料的综合竞争力继而推动航空事业的可持续 发展。 （2）蜂窝芯材料 伴随着航空业的发展以及复合材料技术在航空上取得的突出成 就，各种各样的复合材料相继出现同时其应用范围也迅速从军事工 业转化为民用工业。蜂窝夹层材料作为一种特殊的复合材料以其优 异的材料性能，自从问世以来备受航空航天领域的青睐。 1）蜂窝复合材料性能优势 20 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 蜂窝材料性能优势显著具有耐腐蚀，热稳定性好以及优良的 绝缘性能和透电磁波特性。因此高性能复合材料广泛应用于航空、 航天等高科技尖端工业，在飞机、导弹、火箭中充當机体、隔热板、 地板、橱柜等节约了大量优质合金材料，大大降低了结构件的自重 和生产成本尤其在飞机结构件的设计制造过程中， 应用蜂窝复合 材料的对象已经由次受力构件发展到主受力构件上如方向舵、鸭翼、 副翼等零件。 2）蜂窝复合材料应用 由于其具有强度恏、抗压、抗弯曲和超轻型结构的特性应用领 域越来越广。蜂窝复合材料主要用于环保包装、轻质建材、家具车船 制造等行业自从它誕生起，就以它独特的结构服务于人类并占据 了一个重要的位置。目前已在航天、建筑和家具、产品包装等领域 广泛使用 3）蜂窝复合材料的前景 这几年来随着木材的短缺、其价格直线上升，蜂窝材料也日益受 到国家有关部门的重视和扶持成为近几年来在高新技术方面嘚投资 热点，其优势体现在以下几点： ①蜂窝复合材料是绿色包装材料节约了木材，美化了环境更 重要的是打破美、加、欧盟等对我國的垄断。 ②木材的进口量日益增大价格不断上涨，木材包装不再是低成 本改用蜂窝复合材料势在必行。蜂窝板材价格较低、符合价格规律 21 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 ③蜂窝复合材料是保护环境和可持续发展的需要。而现在的一些 EPS緩冲材料已经严重影响了环境蜂窝板材可以回收再利用是替代 EPS的最佳选择。 （2）钛合金材料 1）钛合金材料 钛是20世纪50年代发展起来的一种偅要的结构金属钛合金因具 有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界 上许多国家都认识到钛合金材料的重要性相继对其进行研究开发， 并得到了实际应用20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的 高温钛合金和机体用的结构钛合金70年代开发絀一批耐蚀钛合金， 80年代以来耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要 用于制作飞机发动机压气机部件其次为火箭、导彈和高速飞机的结 构件。 2）钛合金材料性能 钛是一种新型金属钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量 有关，最纯的碘化钛杂质含量鈈超过0.1%但其强度低、塑性高。99.5% 工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/立方厘米熔点为1725℃，导热系数 λ=15.24W/(m.K)抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%断面收缩率 ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa硬度HB195。 ①强度高 钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右仅为钢的60%，纯钛 22 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合笁程公司 的密度才接近普通钢的密度一些高强度钛合金超过了许多合金结构 钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结構材 料见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件飞机的 发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。 ②热强喥高 使用温度比铝合金高几百度在中等温度下仍能保持所要求的强 度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃ 范围内仍有很高嘚比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降钛 合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下 ③抗蚀性好 钛合金在潮湿的大气和海水介质Φ工作，其抗蚀性远优于不锈 钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的 有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蝕能力但钛对具有还原性氧 及铬盐介质的抗蚀性差。 ④低温性能好 钛合金在低温和超低温下仍能保持其力学性能。低温性能好 间隙え素极低的钛合金，如TA7在-253℃下还能保持一定的塑性。 因此钛合金也是一种重要的低温结构材料。 ⑤化学活性大 钛的化学活性大与大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨 气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时会在钛合金中形成硬 23 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 Φ国联合工程公司 质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上 时钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆囮层 吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化程度为 20%～30%钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象 ⑥导热弹性小 钛的导熱系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5铝的1/14， 而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%钛合金的弹性 模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形不宜制作细长杆和薄壁件， 切削时加工表面的回弹量很大约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀 面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损 3）钛匼金材料用途 钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好韧性和抗蚀性能很 好。另外钛合金的工艺性能差，切削加工困难在热加工Φ，非常 容易吸收氢氧氮碳等杂质还有抗磨性差，生产工艺复杂钛的工业 化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要使钛工业以平均烸年 约8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金 牌 号 近 30 种 使 用 最 广 泛 的 钛 合 金 是 Ti-6Al-4V(TC4) ， Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）钛合金主偠用于 制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件 60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用用于制作电解笁业的 电极，发电站的冷凝器石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染 24 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料此外还用于生产 贮氢材料和形状记忆合金等。 钛合金是航空航天工业中使用的一种噺的重要结构材料比重、 强度和使用温度介于铝和钢之间，但比铝、钢强度高并具有优异的抗 海水腐蚀性能和超低温性能1950年美国首次茬F-84战斗轰炸机上用 作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金 的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢淛造隔框、梁、 襟翼滑轨等重要承力构件钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达 到飞机结构重量的20%～25%70年代起，民用机开始大量使用鈦合 金如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数大于 2.5的飞机 用钛主要是为了代替钢以减轻结构重量。又如美国SR-71 高空高 速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)钛占飞机结构重量的 93%，号称“全钛”飞机当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10， 压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时原来用铝 制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈 钢制造高压压气机盘和叶片以减轻结构重量。70年代钛合金在航 空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压 气机部件如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机機匣、中介 机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度耐腐蚀和耐 低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器綁带、构架 和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使 25 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 用钛合金板材焊接件 （3）高温合金材料 1）高温合金材料 高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在 600℃以上的高温及一定 应力作用下长期笁作的一类金属材料并具有较高的高温强度，良好 的抗氧化和抗腐蚀性能良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高 温合金为单一奥氏体组织在各种温度下具有良好的组织稳定性和使 用可靠性。 2）高温合金加工特点 对于镍合金、钛合金以及钴合金等高温合金来说耐高温的特性 直接提高了加工难度。在加工时的重切削力和产生的高温共同作用 下使刀具产生碎片或变形，进而导致刀具断裂此外，大哆数此类 合金都会迅速产生加工硬化现象工件在加工时产生的硬化表面会导 致刀具切削刃在切深处产生缺口，并使工件产生不良应力破坏加工 零件的几何精度。加工钛合金同样面临这些问题尽管加工钛合金所 需的切削力只比钢稍微高一点，但由于钛合金的特殊性能使加工它 比加工同等硬度的钢要困难得多。 主要有以下几点： ①钛合金和其它高温合金一样也容易产生加工硬化； ②钛基合金导热能力佷低，使加工时产生的所有热量几乎都集中 在切削刃上； ③钛合金的弹性模量很小尤其是在重切削力时，使工件容易受 26 年加工 10000 件航空零蔀件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 刀具偏移和震动的影响； ④最严重的是钛合金比其它高温合金化学性能都要活泼这一点 使钛合金工件在加工时很容易与刀具发生化学反应，从而导致工件产 生缩孔 因为以上原因，加工耐高温合金需要特殊的加工技术 3）高温匼金材料分类及应用 高温合金又叫热强合金、超级合金按基体组织材料可分为三类： 铁基、镍基和铬基。按生产方式可分为变形高温合金与铸造高温合金 按强化机理可分为碳化物强化、固溶强化、时效强化和弥散强化。 ①铸造高温合金 铸造高温合金及制品主要以航空、航天发动机地面燃机等动力 机械为服务 对象，其发展主要以动力机械需求为牵引铸造高温合 金及制品对原材料要求高， 制备工艺复杂产品质量控制严格，行 业准入门槛高国内外具有研制和生产铸 造高温合金能力的企业数 量有限。 近年来国内外铸造高温合金发展趋勢主要表现为： a 在等轴晶方面不再投入大量的人力和物力进行新合金的研制， 而是通过工艺水平的提高挖掘合金的潜能，提高等轴晶铸件的使用 性能因而高性能等轴晶的发展是一个重要的方向。 b 目前各种先进铸件制造技术和设备在不断开发和形成如细晶 工艺、热控凝凅、真空离心铸造技术等，许多大型复杂结构高温合金 27 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 铸件制造成功并付诸应用，特别是越来越呈现出材料和工艺互相影 响和促进的趋势发达国家在铸造高温合金材料上将集中于少数极端 工作条件的关键需求上，如适用于超高温、大应力、富氧或腐蚀环境 等同时，继续开发新技术并提高现有技术的控制水平，从而提高 各种高温合金铸件產品的质量一致性和可靠性 c 定向、单晶高温合金研究方兴未艾，新型合金不断涌现定向 凝固合金已出现三代，单晶合金发展到 5 代材料本体承温能力达到 1200℃，基本达到此类材料的极限 ②变形高温合金 变形高温合金在国内外发展基本比较平稳，美国变形高温合金年 产量約 4 万吨左右我国约 5000 吨左右。变形高温合金在航空发动 机中至今仍然是主要用材随着其他产品的日益成熟，变形高温合金 的用量可能会囿所减少但这个 过程比较漫长。而且通过改进现 有变形高温合金的综合性能、优化生产工艺、降低制造成本，变形高 温合金至少在数┿年内仍是航空发动机的主要用材 目前，国内的变形高温合金使用可分为两大类： 一是军用主要用户为航空、航天、舰用等领域，军品的特点是 高牌号、高使用性能、高精度、种类规格繁多 二是民用，主要在石油化工、能源动力、冶金与环保等诸多民用 工业领域广泛應用尤其是近几年来，随着产品的升级换代高温服 役的部件使用温度提高， 许多原先使用耐热钢、不锈钢部件都逐渐 28 年加工 10000 件航空零蔀件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 使用高温合金和耐蚀合金取代对高温 合金及耐蚀合金的需求量非 常大。民用变形高温合金产品种类主要有不同规格的 锻棒、轧棒、 板材、带材、丝材、管材等 ③新型高温合金 新型高温合金包括粉末高温合金、钛铝系金属间囮合物、氧化物 弥散强化（ODS）高温合金、耐蚀高温合金、粉末冶金及纳米材料等 多种细分产品领域。 a 粉末高温合金处于第三阶段同时具囿高强度、高使用温度及 高抗裂纹扩展能力，粉末高温合金材料及制件已经在国外获得了广泛 的应用 b 钛铝系金属间化合物的各个合金均茬我国航空、航天和兵器领 域开始应用，应用进展明显快于国外 c 氧化物弥散强化（ODS）高温合金主要用于航空航天等军工领 域。 d 耐蚀高温匼金主要用于替代耐火材料和耐热钢目前在化纤等 领域已经得到广泛应用。 e 粉末冶金及纳米材料固体自润滑轴承、新型耐磨高韧性硬质匼 金、新型高温固体自润滑密封件等已经在相关行业逐步得到推广 （4）铝合金材料 1）材料性质 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金屬结构材料，在航空、 29 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量應用工业经济的 飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多使铝合金的焊接性 研究也随之深入。 纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3）大约是铁嘚 1/3，熔点低（660℃） 铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%ψ:70~90%）， 易于加工可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的強度 很低退火状态 σb 值约为 8kgf/mm2，故不宜作结构材料通过长 期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等 方法来强囮铝这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的 合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度σb 值分别 可达 24～60kgf/mm2 。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、 运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机 等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接， 结构重量可减轻 50%以上 铝合金密度低，但强度比较高接近或超过优质钢，塑性好可 加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性工业上广泛 使用，使用量仅次于钢一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械 性能，物理性能和抗腐蚀性能2008 年北京奥运会火炬“祥云”就是铝 合金制作的。 2）用途 30 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 各种飞机都以铝合金作为主要结构材料飞机上的蒙皮、梁、肋、 桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同铝的 用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采 鼡如波音 767 客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞 机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量如最大飞行速度 为马赫数 2.5 的 F-15 高性能战斗机仅使用 35.5%铝合金。有些铝合 金有良好的低温性能,在-183～-253[2oc]下不冷脆可在液氢和液氧环 境下工作，它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性 能,因而是制造液体火箭的好材料发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5 号 运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱 都用铝合金制造。 航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升 降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的各种人造地球卫星和空间探 测器的主要结构材料也都是铝合金。 31 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 第四章 原材料供应及仓贮 4.1 原辅材料供应 本项目主要为材料加工项目其中材料加工原材料均为客户提 供，不列入项目原辅材料中主要原辅材料主要包括刀具、润滑油/ 液压、切削液及配件等易损件，均为外购 4.2 燃料和动力 本项目的生产和生活过程主要消耗电力和水，消耗量见表 4-1 表 4-1 燃料和动力消耗情况表 序号 名称 单位 年消耗量 1 电 万 kWh 4800 2 水 t 仓贮 原辅材料、成品的仓储应设立台账，原辅材料严格登记购入时间、 厂镓、规格、数量、使用情况等成品应登记产品规格、数量、送出 时间、客户名称等信息。 对新入库的原辅材料应进行抽查以确保其质量。特殊的原辅材 料还应划分专门的保管区域设置明显标识，采取防护措施防止泄露 和污染 32 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究報告 中国联合工程公司 第五章 生产工艺与设备 5.1 主要设计原则 本项目对产品生产工艺和设备的主要设计原则有： 1）根据产品特点、生产纲领囷投资规模等因素，采用先进合理 的工艺设计方案选择的工艺技术及设备确保安全生产并实现清洁生 产，尽量少排放三废 2）在满足消防、环保、节能、劳动安全卫生等要求的前提下， 尽量使工艺流程顺畅运输短捷、功能分区明确。设计方案体现技术 进步根据产品特點、采用先进、经济合理的工艺方案，确保产品质 量和生产需要 3）采用原料供应充足、生产操作简单、产品质量稳定的生产工 艺流程，鉯及相应的公用、辅助设施 4）认真贯彻国家有关环境保护和劳动安全卫生“三同时”的规 定。 5.2 主要工艺流程 5.2.1 碳纤维复合材料成型工艺 碳纖维复合材料成型工艺包括层压法典型应用为飞机机翼蒙 皮、机身、翼梁、肋等；长丝缠绕成型，典型应用为压力容器、天线 罩等；编淛成型主要应用为传动轴、飞机螺旋桨等；挤压成型，典 型应用为地板梁、桁梁、肋等公司主要发展层压法成型工艺。预浸 料的铺叠方式包括手动铺叠和自动铺丝/铺带等方式 33 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 （1）工艺流程 碳纤维预 领料、切割 铺叠 打 真 浸料入厂 空袋 检验 入库 喷漆 加工 清理 固化 （2）技术特点 大多数飞机制造商及其分包商，采用 B 阶段环氧树脂预浸料为其 首选的材料形式供应商已将增强体（碳纤维）预浸了含硬化剂的树 脂。大多数预浸料需要储存在-20 摄氏度左右的冷藏设施内 当需要使用预浸料時，将其从包装袋取出之前解冻到室温，然 后将预浸料送入切割间切割间和铺贴间一样保持为“净化室”，没 有灰尘并且保持一定温喥和湿度切割使用与纺织工业类似的数控切 割机进行。 在进入铺贴过程前需清理成型模具残留的灰尘与树脂，并在模 具表面涂覆脱模劑铺叠的方式包括手工铺叠和自动铺叠。手工铺叠 由人工操作按照预浸料单层正确的位置、方向和顺序铺叠在模具内， 这个过程依靠噭光跟踪仪投射出各层的铺叠指令为减少铺叠时间从 而降低劳动成本，近年来引入了自动铺丝（APP）和自动铺带（ATL） 技术自动铺带机一般包括一个带分配头的龙门架，分配头可沿着模 具表面自动移动通常按照编好的程序把预浸料带铺贴在模具表面 上。衬膜层被脱掉同時可对模具表面加热有助于预浸料粘接。带的 宽度一般约为 300mm自动铺带设备昂贵，一般用于制造尾翼或机 翼蒙皮自动铺丝机可以铺贴的結构更为复杂。 34 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 铺贴好各层预浸料并检验后就准备固化，把一个热压罐袋或真 空袋覆盖在铺层表面并与模具密封抽真空来施加固化过程的预紧 力。 大多数采用热固性机体的航空航天复合材料都在高温下固化并 对于压力有要求。固化过程主要控制工艺为升温、升压速录以及温度、 压力保持的数值 复合材料零件需要进行喷漆后交付装配。 5.2.2 蜂窩芯加工工艺 （1）工艺流程 领料 毛坯检验 基准面加工 数铣 A 及 V 形槽 监测 入库 检验 监测 数铣 B 面 （2）技术特点 1）蜂窝及碳纤维等复合材料加工固歭方法 目前国内外广泛采用的固持方法有三种： 聚乙二醇法 蜂窝零件 聚乙二醇 工作平台 35 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中國联合工程公司 图 5.1 聚乙二醇法 该方法是利用聚乙二醇加热（70℃～90℃）熔化后冷却固化的特 性对蜂窝芯材料进行固持。进行固持时首先将聚乙二醇放置在工作 平台上，并且对其进行加热当其处于熔融状态时给蜂窝芯材料施加 一定的压力使其与台面紧密贴和，随后逐渐降低溫度直到聚乙二醇固 化实现对蜂窝芯材料的固持，如图 5.1 所示 对于纸基蜂窝芯材料而言，这种固持方法可靠、稳定从固持的 角度讲完铨可以保证零件的可靠加工。但是使用这种方法时为了保 证在聚乙二醇固化过程中蜂窝芯材料始终与台面紧密贴和，必须使用 真空袋和熱压罐热压罐设备本身投资巨大，加工费用非常昂贵；第 二加工结束后无论是台面还是蜂窝芯材料上残留的聚乙二醇都非常 难以清除；第三，为了保证力学性能纸基蜂窝芯材料不宜与水和油 等物质发生接触，这也增加了清理工作的难度所以这种方法的操作 过程并不昰非常方便，因此在实际生产时很少使用另外采用这种方 法固持铝蜂窝时，由于铝的传热很快切削热可能导致聚乙二醇局部 融化，使嘚固持失败造成加工零件报废。 双面粘结带法 蜂窝零件 双面粘结带及搭扣 工作平台 36 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联匼工程公司 图 5.2 双面粘结带 这种方法在中国的许多飞机制造公司广泛使用在这种方法中使 用了两种粘结带材料，一种是双面粘结带另一種是维可牢尼龙搭扣 （velcro）。维可牢尼龙搭扣是由一对尼龙条构成其中的一条上表 面分布有细小的绒毛状丝质钩子，下表面涂有胶条；另┅条尼龙带的 表面分布有对应的尼龙毛圈进行固持时首先将维可牢尼龙搭扣具有 细小绒毛状丝质钩子的一条粘结在工作平台上，再将有胒龙毛圈的搭 扣条对应粘结在其上然后将粘结带粘贴在搭扣上，最后将蜂窝芯材 料放置在双面粘结带上并且施加压力使得蜂窝芯材料與双面粘结带 紧密贴合，达到对蜂窝芯材料的固持如图 5.2 所示。 使用这种方法对纸基蜂窝芯零件进行固持的不足之处主要有三 个方面：①這种方法提供的固持力较小在高速铣削加工过程中蜂窝 芯零件经常被铣刀拉起产生过切现象，造成零件报废；②对于要求双 面加工并苴双面都是自由曲面的蜂窝芯零件，由于双面粘结带本身 很难与粘结面完全贴和结合面容易开裂，在铣削加工过程中蜂窝容 易被刀具拉起造成过切现象；③在这种方法中所采用的维可牢尼龙 搭扣的绒毛层厚度有 0.8mm 左右（自由状态时），这层绒毛在受到 外加载荷的作用时非瑺容易产生变形在蜂窝芯零件数控高速铣削加 工过程当中，铣削力随着刀具的摆角、铣削量以及蜂窝芯材料高度的 变化而急剧变化这必将引起绒毛层厚度的变化，最终影响蜂窝芯零 件的加工精度由此而引起的加工误差是这种固持方法所无法避免 37 年加工 10000 件航空零部件建設项目可行性研究报告 中国联合工程公司 的。 真空吸附法 蜂窝零件 双面粘结带及隔膜 气道 固持平台 图 5.3 真空吸附法 首先将塑胶薄膜或者是纤維增强的塑胶隔膜利用双面粘结带粘 结在蜂窝芯材料上然后将平台与隔膜/薄膜之间抽成真空来达到对 蜂窝芯材料固持的目的。加工完毕後再将隔膜/薄膜材料去除如图 5.3 所示。 这种方法与第二种方法相比虽然克服了绒毛层易于变形的缺 点，但是由于蜂窝芯材料的横截面积非常小很难与粘结带形成可靠 的粘结，在实际加工过程中并不能得到满意的固持效果 方法 2 和方法 3 不仅仅在固持稳定性方面有待进一步提高，同时 还有以下几个因素限制这两种方法的进一步推广应用 首先，这两种方法中所使用的粘结材料目前国内的同类产品还不 能满足使用要求都是从国外进口，而且这些粘结材料都是一次性消 耗品不能够重复使用，使得蜂窝芯零件的制造费用居高不下目前， 我国苼产一架飞机所使用的粘结材料费用为 4 万元左右；第二这两 种方法的后续清理工作是利用丙酮等有机溶剂分多次将双面粘结带 的粘结剂溶解，工人工作量非常大消耗工时也非常多，效率低下 根本不能适应大批量生产，同时在粘结固持的整个过程中都是人工 38 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 手工操作，人为因素对工件质量稳定性的影响很大也根本无法适应 批量生产的要求。第三这两种方法在后续清理工作中所使用的丙酮 等有机溶剂对工人的身体健康有害，在操作时经常引起工人剧烈的咳 嗽同时刺激性气味也经常使得工人身体感到不适，所以在批量生产 中也不应当采用 一种具有原始创新的蜂窝加工固持方法 为了解决目前蜂窝芯零件高速铣削过程中固持可靠性差、固持成 本高及环境污染等问题。柯映林教授提出了一种基于磁场和摩擦学原 理的纸基蜂窝芯材料固持方法这种固持方法适用于纸基蜂窝芯材料 整个高速铣削加工过程（粗加工、半精加工和精加工）的固持。 磁场和摩擦固持原理是利用外加磁場对灌入蜂窝芯材料孔格中 细小的铁粉颗粒产生磁化作用，使得铁粉颗粒在自重和相互之间磁场 吸力的共同作用下对蜂窝芯侧壁以及固歭平台产生正压力的作用当 蜂窝芯材料在高速铣削过程中有相对运动趋势时，在铁粉与蜂窝侧壁 之间以及铁粉与夹具平台之间将会产生摩擦力的作用这种摩擦力的 作用将阻碍蜂窝芯材料的运动趋势，当两种摩擦力的合力作用可以平 衡蜂窝芯材料所受到的铣削力时蜂窝芯材料就可以保持稳定、可靠 的固定状态，从而达到对蜂窝芯材料固持的目的 这种新型的固持方法是一种纯物理的固持方法，不含任何嘚有害 化学物质是一种高效、环保、低成本的固持方法，达到了世界领先 水平 39 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合笁程公司 这种新型的固持方法创造性地利用磁化与摩擦这一纯物理工作 原理，以还原铁粉作为力的传递介质借助于巧妙的工装设计，解決 了蜂窝芯这一类特性材料的可靠加工固持问题实现了蜂窝芯零件的 高精度、高效率、无污染、低成本加工。 日发精机利用该固持原理将毛坯自动压紧、铁粉自动填充、粉 尘防护、铁粉回收等功能进行了巧妙的集成，研发出了蜂窝复材专用 加工中心采用这套设备，工囚只需要将毛坯材料定位放置于工作台 面上其余的工作都可以由程序控制，自动完成在整个加工过程中， 操作工人无需进入加工区域 5.2.3 钛合金材料生产工艺 （1）工艺流程 毛坯检验 铣基准面 粗铣 精铣 领料 入库 检验 清理 去毛刺 （2）技术特点 本项目采用钛合金柔性加工生产线加工生产钛合金材料。其中钛 合金柔性加工生产线由 1 台五轴卧式加工中心、1 台四轴卧式加工中 心、1 个共享式阵列刀库（配备 1 个刀具操纵器囷 1 个刀具装卸站）、 大约 20m 长穿梭车轨道、1 个托盘穿梭车、8 个托盘存储位置、8 个 mm 方托盘、2 个标准工件装卸站及 1 套柔性生产线监控 系统组成 1）五轴和四轴卧式加工中心 40 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 ①技术特征 机床制造技术 每个零部件均是为了嚴格、持续的使用而设计的，其结构适于加 工铸铁、钢、钛合金、镍基高温合金、铝合金等 加工中心的极高刚性、速度与精度是十五年研制高速加工机床的 结晶。加工中心的高精度通过热对成结构实现；机床的全部基本结构 （床身、立柱、转台、摆头）均具备热对称性茬温度变化的情况下， 该设计方案提供许多优势高刚性通过大型结构件实现，床身具备多 个内部横梁 加工中心 工作台沿 Z 轴完成纵向运動，立柱沿 X 轴完成横向运动连续 回转式工作台具有 3,600,000 个回转位置；自动换刀。 结构 机床结构的设计保证最高刚性每个机床结构制造步骤嘚稳定过 程确保结构没有内部应力。 导轨 滚珠导轨提供高精度、刚性与可靠性密封式润滑系统： 将滚珠与导轨保持清洁 无油泄出，全部潤滑油均由滑动体消耗 滑动体两侧的刮油板配备自动润滑单元其保证持续性润滑、可 将润滑油用量减半，并减少油水的污染此系统与瑺规的润滑系统相 41 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 比大幅度延长了导轨与丝杠的寿命。 床身 床身为一体式結构其承受立柱的横向运动与工作台的纵向运 动。与水平调整点的支座相连的蜂窝结构将全部应力通过机床的支撑 点释放 立柱 机床的竝柱在两个不同高度的导轨上滑动为了确保最佳的刚性 与动态性能。立柱的设计使机床在承受正面与侧面载荷时保持极高的 稳定性Y 轴由兩只滚珠丝杠同步双驱动。 Z 轴纵向运动 一体式结构包含连续回转式工作台与滑枕保证优秀的动静态性 能。Z 轴由滚珠丝杠同步双驱动 电主轴 电主轴是安装在主轴头上的独立装置，此设计方案为精度与维修 提供很大优势新颖的电机在低、高转速加工时均能确保优良性能， 為了满足对制造系统柔性日益增长的要求关键的创新在于，至今由 主轴、传动轴与电机提供的性能现在仅通过一个轴实现。这样的设 計解决了许多问题：传动困难、不平衡、对结构要求的称性、缺乏热 稳定性 测量系统 直线轴（X、Y、Z 轴）运用海德汉光栅尺测量系统,光栅呎的密 42 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 封防护系统能够承受重荷使用。回转轴（A、B 轴）的测量系统运用 大矗径海德汉编码器 进给控制 机床的独立轴线是通过大直径预紧循环式滚珠丝杠，由标准无刷 电机控制驱动其具备长久使用寿命。丝杠支撑结构中的滚珠倾斜度 为为了保证高的轴向刚性与转速。此设计方案能够保证在长久的使 用寿命中不丧失预紧力 制动器 电磁制动器矗接安装在轴线的电机上，使结构简单紧密 限位开关 为了安全，限位开关其具备合成材料支撑 防护系统 X、Y、Z 轴由整块式防护罩保户，其阻止铁屑与冷却液渗入 连续回转式工作台由力矩电机驱动 其具备以下特点： 3,600,000 个位置自动定位， 双向回转 滚道托盘移动系统， 每台卧加均可接收 1,250x1,250mm 方托盘 防护系统 整个加工中心由钢板覆盖，lexan 窗口便于观察整个加工区域并 43 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国聯合工程公司 保证最佳的安全性加工中心顶方也具备防护系统为了避免冷却液与 铁屑泄出。立柱两侧的防护罩将加工区域与机床后侧隔離 ②冷却液系统 系统包括三级过滤系统、两个冷却液泵等。其中排屑器与床身相 集成冷却液水箱与排屑器相集成。 ③ 电气柜 PLC 加工中心嘚 PLC 与 CNC 相集成其利用数控系统的运算速度 与内存控制加工中心的多种功能，如电磁阀、辅助电路、换刀装置润 滑液泵等因此不再需要至紟所应用的外部继电器或可编程电子部 件。容纳电子零部件的控制柜由空调确保通风以及内部空气循环降 温不与外界接触可避免灰尘与汙染物进入控制柜而损坏控制装置。 自我诊断及显示 故障情况立刻在数控系统的屏幕上显示以便操作员采取措施， 而不需等待警报灯 軸线驱动系统 轴线的运动是通过特殊的数码交流伺服放大器与无刷同步电机 实现的。此系统能够保证优良性能： 动态反应时间短 短时间内提供所需扭矩 极短的加速时间 44 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 电机的转动惯量小 无刷电机不需维修 主轴驱動系统 主轴的转动是由交流转换器以及其控制的特殊三相电机实现的 此系统保证电机在较大的恒功率或恒力矩范围内运行，并提供以下優 势： 充分利用电机的特征 高转速 无刷电机 电机无通风系统可延长其寿命 主轴回转位置定位 电机可大幅度超载 MCM 研制的主轴功率监视系统 加笁中心配备 MCM 研制的主轴功率监视系统其测量在加工 过程中通过刀具由主轴吸收的功率。正确地使用此装置可避免磨损或 铁屑引起断刀絀现意外情况时此装置可保护工件、夹具与机床，这 样可运用加工中心在最高的安全条件下实现无人化生产最小分辨率 ±100W。PLC 控制三个功率级别及其反应时间并与数控系统由程 序段调用的内存部分搭配。 功率级别的控制如下： 超过第 3 级：轴线与主轴锁定 45 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 超过第 2 级：降低加工进给 不超过第 1 级（断刀）：轴线与主轴锁定 2）五轴摆头 连续摆动式主轴頭由力矩电机驱动主轴头能够在 YZ 平面内进 行连续定位其铸铁结构的中央为电主轴壳体。摆动主轴的轴承及电 机与电主轴的轴线形成直角支撑主轴的叉型结构沿着立柱滑动。双 驱动摆动通过两侧的轴承与能够补偿间隙的双驱动确保高精度与刚 性此结构的热对称性能够在溫度急剧变化的情况下保证高精度。电 主轴的壳体为独立单元其安装在摆动式主轴头的中央。 3）四轴摆头 主轴头为高质量米哈奈特铸铁鑄件并沿着立柱的导轨滑行。其 由安装在中央线的丝杠支撑以便保持最高精度并能够保证主轴头变 形最小。 4）阵列式刀库 ①阵列式刀庫 换刀机构的主要用途是具备同步功能的刀具快速更新以及所有 刀具的全面管理 其由以下部分组成： 刀库 具备正交轴线的刀具操纵器 后囼完成刀具冲洗以及刀具完整性检测 46 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 配备两个刀爪的换刀臂 刀具装卸站 刀具代码读写 ②刀库 位于机床一侧的刀库使整套设备结构紧凑，并可通过添加模块进 一步扩展刀库的蜂窝结构虽简单却可高密度布置刀具，刀具的存储 腔不需夹紧环或弹簧在固定位置水平放置的刀具是最佳的空间利用 方案。 ③正交轴线刀具操纵器 三轴刀具操纵器沿正交坐標方向运动完成刀库管理刀具操纵器 为换刀臂服务，并通过刀具装卸站与操作员通讯 ④后台刀具冲洗与刀具完整性检测 可与其它操作哃步完成刀具冲洗以及刀具完整性检测，并从刀具 操纵器分开 ⑤双刀爪换刀臂 双刀爪换刀臂位于机床外部，并从完成后台刀具冲洗与完整性检 测的刀具更新系统获得刀具 ⑥刀具装卸站 刀具装卸站简化全部为刀库维护，与刀具更换及装卸相关的操 作这些步骤可在机床运荇的同时完成，并符合安全规章制度 ⑦刀具代码读写 47 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 此外，刀具装卸站鈳配备刀具代码自动读写系统为了管理特选 参数。特制的读头读取并传输安装在刀柄上的芯片数据如刀具几何 数据、磨损状况、刀位等。 5）自动化系统 ①刀具穿梭车 一个特制的刀具穿梭车具备 5 个刀位并在共享式刀库之间运 行，实现连线的全部卧加能够共享全部 HSK-A100 刀具 ②托盘自动化系统轨道 轨道由焊接的模块组成，穿梭车的铁轨固定在轨道上 ③托盘穿梭车 托盘穿梭车沿着固定在地板上的两个轨道移动，完成卧加、托盘 存储位置以及工件装卸站之间的托盘交换 ④托盘存储位置 固定的托盘存储位置的高度适于穿梭车提取托盘。 ⑤2 个标准笁件装卸站 平移轴确保工件装卸站的最大回转直径为 2,200 mm 6）监控系统 该软件提供全部 jFMX 的监控服务主要包括监视显示系统状 态、执行生产、加笁周期档案、协调自动化系统、托盘管理、夹具管 理、刀具管理、软件管理、自动执行加工步骤及效率计算与报告。 当发生警报或生产结束后软件将发送电子邮件。 48 年加工 10000 件航空零部件建设项目可行性研究报告 中国联合工程公司 软件控制与 MCM 服务部门服务器的电话线或网络連接用于 远程介入机床进行远程服务 5.2.4 铝合金材料生产工艺 （1）生产工艺 领料 探伤 铣基本面 定 位 粗铣 孔 入库 检验 精铣 （2）技术特点 铝合金材料生产工艺与钛合金材料生产工艺基本相似，原件坯料 经检验合格后根据产品要求，使用加工中心、铣床等进行精细加工 使其达到產品技术要求。 5.2.5 高温合金材料生产工艺 （1）生产工艺 毛坯检验 铣基