1、汽車輪轂單元內圈新材料及工藝研發可行性研究報告一、立項依據 （一）目的意義“十二五”是中國汽車產量躍居世界第一，同時完成由汽車大國向強國轉變的關鍵時期。特別是在金融危機面前，我國政府將汽車列為首先要振興的產業，2009年3月20日國務院辦公廳頒布汽車產業調整振興規劃，提出加快汽車產業調整和振興，必須實施積極的消費政策，穩定和擴大汽車消費需求，以結構調整為主線，推進企業聯合重組，以新能源汽車為突破口，加強自主創新，形成新的競爭優勢。這一規劃無疑會對中國汽車產業起到推波助瀾的作用。預計汽車業未來10年有望維持15-20的平穩增速。提出了三年100億元技術改造投資。預計從“十一五”到“十三五”將投資

2、約兩萬億用于汽車工業。汽車零部件產業是中國汽車工業持續健康發展的根基。在汽車總生產成本中，零部件占70%至80%。因此，只有零部件工業的發展，才有整車成本的降低，汽車產業的發展。目前，全球汽車行業都在削減成本以提高市場占有率，國內整車制造商的自主開發與創新需要強大的零部件體系作為支撐。國內汽車消費市場的持續升溫，中國轎車私有化程度的不斷提升，為汽車零部件市場提供了無窮的商機。汽車銷售的快速增長使汽車零部件市場也日益呈現出前所未有的活力。（二）中國汽車零部件產業發展現狀進入21世紀以來，伴隨著汽車工業的高速發展，中國汽車零部件產業同樣發展迅猛，并取得了令世界汽車業矚目的成就。表1-2表1-10基

3、本反映了中國汽車零部件產業的發展現狀。由表1-2、表1-3顯見，2005年到2008年，中國汽車零部件工業總產值增長124，翻了一番還多；2005年2007年，銷售利潤率和凈資產收益率在逐年提升。由表1-5 、表1-6顯見，2004年到2007年，500人以上及主營業務收入1億元以上的大、中型企業數量在增加，而小型企業的數量在明顯減少，說明中國汽車零部件產業的散、亂、差局面在逐步改善。由表1-7顯見，2004年2008年，中國汽車零部件產業的凈出口額在逐年增長，且零部件貿易競爭優勢正在由弱競爭優勢區向中競爭優勢區過度。由表1-8顯見，中國汽車零部件產業的出口主要集中在車身件、發動機件、電子電器

4、、輪胎和車輪等領域，而在變速器、發動機、制動、傳動、轉向、懸掛等大總成領域依然薄弱和落后。由表1-9顯見，盡管中國汽車零部件產業中外資和港澳臺企業數量僅占23（表1-4），但出口額的60以上由外資和港澳臺企業貢獻，說明中國汽車零部件自主品牌企業的技術水平與國外比依然差距甚遠。由表1-10顯見，目前中國汽車零部件產業的出口國主要是美國，其次是日本、韓國。表1-2 近幾年中國汽車零部件產業主要經濟指標（產值）年份2005200620072008指標億元增長率%億元增長率%億元增長率%億元增長率%工業總產值4160-550132.2763738.8929025.6工業增加值110024.213962

5、6.9204246.2-資產總值439718524528645523807117銷售收入443125558426748634900324注：以上數據來自國家信息中心，統計不包括橡膠輪胎、玻璃和部分電子產品。下表1-3、表1-4同。表1-3 近幾年中國汽車零部件產業主要經濟指標（利潤）年份20032004200520062007利潤總額（億元）-248.6231.2330.3544.6銷售利潤率（%）98.25.76.27.1總資產收益率（%）-5.36.18.4凈資產收益率（%）-11.513.220表1-4 2007年不同所有制企業數量及比例項目合計民營混合所有國有、集體港澳臺外資企業數量（

6、個）7580367615096024741318構成比例（%）10049208617表1-5 企業規模按2007年末從業人數劃分的企業數年份合計10000人5000人數100003000人數50001000人數3000500人數1000300人數500300人2004年253615253023036440614662007年26464045764194934191154注：數據來源于2008年中國汽車工業年鑒，企業包括整車企業。下表1-6、表1-10同。表1-6 企業規模按2007年末主營業務收入W劃分的企業數（單位：萬元）年份合計W1000010000W1000005000W10000300

7、0W50001000W3000500W1000100W5002004年2536986333772794942081572007年2646293118234819933310671表1-7 近8年中國汽車零部件產業國際貿易總量的變化年份2002200320042005200620072008零部件進口額（億美元）45.780.797.1101.5133.1152.9162.8零部件出口額（億美元）48.464.2104.6155.6215.5295350.5零部件順差占外貿順差比重（%）0.88-2.325.314.645.426.35注：我國零部件貿易競爭優勢正在由弱競爭優勢區向中競爭優勢區過

8、度（競爭優勢指數：TC=進出口額/進出口總額，0-0.3為弱勢，0.3-0.6為中等，0.6-1為強勢）；我國汽車零部件出口占全球零部件出口10%以上，且增速高于其他國家）表1-8 2007年進出口產品分類（單位：億美元）項目變速器車身件發動機制動傳動電子電器轉向輪胎懸掛車輪進口額32.830.726.58.586.86.3221.1出口額2.726.418.819.2558.22.461.83.730.4凈出口-30.1-4.3-7.610.8-351.4-3.959.81.729.3表1-9 2007年出口企業屬性（單位：億美元）項目輪胎車輪車身件發動機電子電器制動懸掛傳動離合器變速器內企

9、19.710.97.77.76.25.62.11.71.71.3外企29.78.98.94.926.56.5-1.50.7-表1-10 2007年出口市場特征零部件出口美國日本韓國德國荷蘭加拿大英國阿聯酋意大利澳大利亞出口額占比%29.312.65.43.33.22.92.42.22.12整車出口俄羅斯伊朗哈薩克斯坦越南阿爾及利亞烏克蘭南非敘利亞英國沙特出口額占比%20.27.66.55.154.64.43.132.9由上可見，實施本項目是十分必要的。（三）市場預測和發展趨勢輪轂軸承是汽車的關鍵零部件之一。當前世界上新型轎車車輪軸承已全面采用了汽車輪轂軸承單元技術。輪轂軸承正逐步成為與車輪連為

10、一體的內部部件，并與傳感器相結合向著數字化方向發展。汽車輪轂軸承單元作為一種軸承新品種，在國內外市場需求量都很大。江西省近年來立足自身產業優勢、后發優勢，積極延伸已有汽車產業鏈，主動承接沿海產業梯度轉移，汽車摩托車零部件及配件（簡稱“汽摩配”）產業呈現出蓬勃興盛、快速發展的喜人態勢。2012年，江西汽摩配制造業總資產達71.07億元，實現主營業務收入近150億元，利潤總額達7億元。近年來，江西省加快了汽摩配工業園區建設，促進了汽車零部件企業的發展。同時，整車企業在開發新產品初期吸納主要零部件配套企業共同參與，加快汽車新產品開發進程。鷹潭市在國家高新區打造的汽摩配產業基地主要服務于承接沿海“汽摩

11、配”產業轉移。利用鷹潭獨特的區位優勢、便捷的交通條件、低廉的商務成本、豐富的勞力資源，計劃引進100余家汽車、摩托車零部件及配件專業生產企業及相關專業化服務企業，以及汽車零部件制造過程中的毛坯制造、熱處理、表面處理等多種共性工序工藝的專業化服務企業，致力于打造一座專業化程度高、設備利用率高、質量控制能力強、生產成本低的“新興汽摩配生產基地”。目前已有20余家汽摩配企業進駐，該公司2011年入駐高新區以來，已成功研發出了汽車輪轂軸承的制造方法，以優質的產品質量和良好的信譽、售后服務贏得廣大客戶的認可，并通過了主機廠的嚴格測試與制造過程審核，產品主銷美國、德國等歐洲及美洲國家，與客戶建立了長期的友

12、好、誠信的良好合作關系。在客戶中有較高的質量聲譽（四）合作的必要性江西省駿騰汽車零部件股份有限公司成立于2011年8月，注冊資金3000萬。企業經過幾年的發展，企業規模不斷擴大，經濟實力逐步增強，在車用輪轂軸承生產上擁有多項自主知識產權，產品已遠銷歐美市場。但企業與國內外先進企業相比尚存在一定差距，汽車輪轂軸承產品的市場競爭十分劇烈，對產品質量的要求越來越高。科技含量的提高使產品市場更為廣闊，所以企業必須加大建設，從價格、質量、品牌三個層面提高市場競爭能力，積極發展數字化、網絡化等技術，大力提高科技含量，增加產品附加值，使企業在汽車輪轂軸承制造領域與世界巨頭的競爭中謀得一席之地。浙江大學是我國

13、著名大學，其汽摩配研究所是浙江大學面向汽摩配產業的科技創新基地、科研成果轉化基地、國際交流合作基地和高層次人才培養基地。研究所在依托浙江大學的人才和科技資源優勢的同時加強自身建設，整合國內外相關領域的技術資源，著重為汽摩配生產企業提供產品質量檢測、技術研發攻關、生產工藝改進等技術服務，幫助企業解決產品開發中的技術瓶頸問題，使企業通過技術創新和產品創新，掌握自主知識產權，提升核心競爭力。項目研究主要通過自主研發和引進消化高校研究成果的方式，進行新技術、新工藝新材料和新產品的工程化研究開發。二、研究開發內容、方法、技術路線（一）具體研究開發內容和重點解決的技術關鍵問題隨著汽車工業的迅速發展，對汽車

14、的輪轂軸承單元提出了更高的要求。減輕重量，降低摩擦力矩，單元化設計以及實現結構緊湊可以很好的減少汽車能源消耗；改善密封性能和設計技術可以提高可靠性和壽命以及提高速度性能和剛度；輪轂軸承的智能化技術極大的促進了ABS技術的普及，顯著改善汽車行駛的穩 定性和安全性。本項目研究的主要內容如下：1、提高輪轂軸承的性能和使用壽命的技術。輪轂軸承是應用于汽車車軸處用來承重和為輪轂的轉動提供精確引導的零部件，提高輪轂軸承的性能和使用壽命是各輪轂軸承廠家研究的主要課題，目前大多輪轂軸承上使用的密封結構、防塵結構等設計不合理，造成在使用過程中磨損而降低性能和使用壽命。我公司與浙江大學合作研發各類輪轂軸承產品的結

15、構技術以及采用新的合金結構鋼材料替代現在常用的軸承鋼材料，提高車輛輪轂密封性能和使用壽命。2、研究新的加工工藝技術。針對傳統工藝加工速度慢，生產周期長，產品質量難以控制，精度不夠準確，報廢率高等問題，研發一系列新的加工工藝，如數字化鉚接智能技術、通過組合式夾具，簡單的卡盤夾緊就能加工零件的所有工序、利用智能控制技術進行溫度動態控制等等，均可實現節省加工時間，降低勞動強度，提高產品質量，實現優質、高效、節能的目的。 3、保證安全有效的檢測方法技術。新技術的應用有效地保障了行車安全的同時，也給汽車檢測帶來新的問題。針對這些問題，研發一些能安全有效的檢測方法，準確無誤地檢測出輸出信號及磁對極，從而判

16、斷產品是否合格，能在產品出廠前提供檢測支持，也能在汽車售后服務中提供檢測方法，及時排除安全隱患。（二）項目的特色和創新之處項目創新點：1、新材料的應用：面向小型汽車輪轂軸承單元，在設計制造其內圈時，采用適合的合金結構鋼材料（20CrMo或20CrMoTi）代替現在常用的軸承鋼材料（GCr15等）。2、新加工工藝：采用表面中頻（或高頻）淬火、滲碳工藝代替原有的淬透工藝；外圈及保持架仍采用原有的軸承鋼材料及相應熱處理工藝。上述工藝使內圈零件具有表面硬度高耐磨性好、芯部韌性好等特點，內外圈摩擦狀態得到優化，提升了輪轂單元整體產品壽命，降低了內圈材料成本和熱處理成本。3、采用人字形彈性骨架式橡膠密封件

17、與L型彈性骨架式橡膠密封件呈彈性扣合連接，二者連接后與L型防塵擋環復合安裝，形成整體復合密封結構，以保證車輛輪轂密封性能的要求和使用壽命。4、把三凸技術運用在軸承上通過內滾道、外滾道及滾子都帶凸度，使軸承的滾動面由面接觸變成了線接觸，從而提高了軸承的轉動靈活性及壽命。5、把內外套圈及發蘭盤等設計為一體 通過用輪轂內外發蘭盤取代軸承內外套圈，不但優化了設計，減輕了重量，增加了密封的有限空間，可以采用多唇多腔的密封圈，而且不需要調整軸承組裝游隙，軸承漏脂問題得到了根本的解決，從而提高了產品壽命。6、把ABS 運用在轎車輪轂軸承上車輪轉動過程中產生的電磁感應電壓，通過電控系統，保持轎車制動到邊滾動邊

18、滑動的滑動狀態，防止打滑，起到 ABS 防抱死作用，提高了轎車的安全性。7、把納米技術運用在軸承上 通過特殊工藝加工，使軸承內外滾道上形成一種納米薄膜，減少了摩擦系數，增強了耐磨強度，提高了軸承疲勞壽命。（三）要達到的技術、經濟指標及社會、經濟效益1、經濟效益：本項目財務效益較好，項目總投資4862萬元，建成達產后，年產80萬套汽車輪轂，按每套90元計算，年增銷售收入7200萬元，出口創匯480萬美元，利潤總額794萬元，稅金及附加198.5萬元，投資利潤率16.2%， 年平均凈利潤額投資利潤率= 100%=16.2% 項目總投資額以上數據可知，本項目的經濟效益良好。 2、社會效益：本項目建成

19、后，將增強企業的應變能力、競爭能力和生產能力，能新增就業崗位25個，可以緩解當地的勞動就業壓力，為我市汽摩配產業的發展做出重要貢獻。綜上所述，本項目的建設具有明顯的社會效益。（四）采用的方法、技術路線以及工藝流程、合作方式1、項目主要內容及技術路線描述采用新型合金結構鋼材料（20CrMo或20CrMoTi）代替現在常用的軸承鋼材料（GCr15等）制造汽車輪轂軸承內圈，并配套地采用表面中頻（或高頻）淬火、滲碳工藝代替原有的淬透工藝；外圈及保持架仍采用原有的軸承鋼材料及相應熱處理工藝。上述工藝使得內圈零件具有表面硬度高耐磨性、芯部韌性好等特點，內外圈摩擦狀態得到優化，提升了輪轂單元整體的產品壽命，

20、同時還降低了內圈材料成本和熱處理成本。2、工藝路線流程圖輪轂軸承單元是汽車輪系傳動系統中的重要部件，其軸承外圈表面與密封圈組成了一個密閉的油封系統，因此其制造精度、表面處理等制造工藝好壞，很大程度上決定了整車傳動的性能和質量。該產品形狀較為復雜，制造工藝反復工序多，內外圈配合精度要求高、形狀位置公差要求較多，因此機加工工藝要求較高。該產品一般性的工序流程如下圖所示：輪轂軸承單元回轉運動零件就裝在車軸上。該部件主要承受交變載荷，沖擊載荷，剪切應力和接觸應力均比較大且路譜隨機。軸部易產生裂紋，軸承部易磨損。因此對軸承內圈的芯部要求有一定的強度和韌性，有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力。表面還應具有一

21、定的硬度和耐磨性。因此該產品除機加工工藝較為復雜外，對材質強度和熱處理的要求也較高。為了滿足這些性能要求，材料要有很好的力學性能，我公司采用20CrMo鋼（部分型號采用42CrMo，性能相似且更優，后文不再贅述）經正火，調質，感應加熱淬火加低溫回火已達到所要求的性能。20CrMo鋼屬于高強度鋼，具有高強度和韌性，淬透性也較好，無明顯的回火脆性，調質處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好。該鋼適宜制造要求一定強度和韌性的大、中型塑料模具。20CrMo為中碳合金鋼，預備熱處理是正火，主要目的是為了獲得一定的硬度，便于鋼坯的切削加工，為調質做好組織準備。調質的目的是為了提高軸承內圈

22、的綜合力學性能。中頻感應加熱表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性，而芯部仍保持一定的強度及較高的塑性、韌性。20CrMo鋼中含有的合金元素Cr、Mo。其中鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳鋼的硬度和耐磨性而不使鋼變脆；含量超過12%時。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質腐蝕的作用。還增加鋼的熱強性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。鉻在調質結構鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經淬火回火后具有較好的綜合力學性能，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。而鉬在鋼中能提高淬透性和熱強性。防止回火脆性，增加剩磁和矯頑力以及在某些介質中的抗蝕性，在調質鋼中，鉬

23、能使較大斷面的零件淬深、淬透，提高鋼的抗回火性或回火穩定性，使零件可以在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應力，提高塑性。其綜合力學性能優良符合質量要求，且材料價格相對其他高強度鋼較低。通過對20CrMo鋼熱處理工藝和合金元素作用的分析，明確在執行熱處理工藝過程中所需要注意的問題。能夠正確確定加熱溫度、時間，保溫時間，冷卻方式，其目的就是通過正確的熱處理工藝，達到所需要的性能，保證質量。根據輪轂軸承的工作條件，失效形式及性能要求，大部分材料選擇為合金中碳鋼，在設計正火-調質-中頻感應加熱淬火加低溫回火熱處理工藝中，我公司的設計借鑒了熱處理工程師手冊、熱處理實用數據速查手冊、鋼的熱處

24、理、機床零件用鋼、金屬工藝學等專著。根據工藝理論基礎設定了完整的熱處理工藝流程，使熱處理的20CrMo中碳合金結構鋼表面除具有高硬度，高耐磨性外，高的疲勞強度，在高溫下的強度，還要使心部具有高的強度和韌性，從而滿足軸承內圈及整個輪轂軸承產品的質量要求。（五）合作方式及雙方任務分工公司與浙江大學臺州研究院汽摩配研究所建立了長期的合作關系。項目研究主要通過自主研發和引進消化高校研究成果的方式，進行新技術、新工藝新材料和新產品的工程化研究開發。由江西駿騰汽車零部件股份有限公司負責提供場地、設備和研究費用，全面負責引進并產業化開發實施。浙江大學臺州研究院汽摩配研究所負責項目實施過程中的設備選型、生產線

25、調試、生產工藝優化、關鍵技術攻關以及為本項目的后續技術開發與創新提供有力的技術支撐。三、工作基礎和條件 （一）申請單位概況（人員、資產、業務與管理狀況）江西省駿騰汽車零部件股份有限公司成立于2011年8月，注冊資金3000萬，公司占地面積約40畝，建筑面積23400平方米，內部設有生產技術部，科研辦公大樓1棟，建有現代化生產車間2棟，輪轂軸承生產線2條，年生產能力70萬套左右。公司技術力量雄厚、生產設備先進、檢測手段齊全、產品質量穩定可靠，通過了ISO9001:2000質量管理體系認證，并已通過ISO/TS16949:2009審核和注冊。現有職工總數53人，其中技術人員19人，高級工程師4人，

26、工程師12人。公司總經理湯朝俊多年來一直致力于汽車輪轂單元機構與工藝的研究與開發，在車用輪轂軸承生產方面擁有14項自主知識產權，敢于大力投入資金進行技術研發，2013年經鷹潭市科技局批準組建了鷹潭市輪轂軸承工程技術研究中心，制定了研發中心管理制度、研發投入核算制度、技術研發績效考核制度、專利管理制度等，配備了研發設備和試驗儀器。公司的技術研發人員大都長期從事過汽車輪轂軸承技術的研究和生產，具有較強的技術研發能力、豐富的技術研發經驗和獨特的技術創新能力，為本項目的研發和實施積累了大量的技術資源儲備，公司近年來，積極走產學研發展之路，聘請了浙江大學兩位教授為企業長期技術顧問。公司目前的主要產品有

27、215078 系列內置式輪轂軸承單元、312001 系列補償密封 ABS 輪轂軸承單元、312007 系列頂觸式 ABS 輪轂軸承單元、270002 系列雙密封輪轂軸承單元、270002 系列雙密封輪轂軸承單元、270222 系列一體成型輪轂軸承單元、332050 系列一體成型 ABS 輪轂軸承單元等系列輪轂軸承單元。產品遠銷美國、日本、歐洲等多個國家和地區。公司知識產權情況：知識產權認證的名稱授權部門授權時間證書號一種輪轂軸承 國家知識產權局2011-06-29201020666548.7一種輪轂軸承的防塵結構 國家知識產權局2011-06-29201020666541.5一種輪轂軸承的密封

28、結構 國家知識產權局 2011-06-29 201020666550.4一種輪轂軸承的側封結構 國家知識產權局2011-06-29201020666540.0一種圓錐滾子的輪轂軸承 國家知識產權局2011-06-29201020666546.8一種圓錐滾子的輪轂軸承 國家知識產權局2011-06-29201020666535.X一種內置式圓錐滾子的輪轂軸承國家知識產權局2011-06-29201020666532.6一種圓錐滾子輪轂軸承的復合密封國家知識產權局2011-06-29201020666547.2（二）合作方概況浙江大學臺州研究院汽摩配研究所是浙江大學面向汽摩配行業需求的、基礎和共性

29、技術的研發和服務平臺、科技創新基地、科研成果轉化基地、國際交流合作基地和高層次人才培養基地，研發能滿足國內外市場近期需要的、具有較高技術含量的產品，通過設計、工藝和材料的優化創新提高企業現有產品市場競爭力為目標。研究所于2007年6月掛牌成立，建設總投資2730萬元，辦公場所設在玉環經濟開發區科技綜合大樓。研究所遵循“開放、共享、服務、創新”的原則，以優化汽摩配產品結構，增強行業自主創新能力，提高企業可持續發展能力和國際競爭能力為宗旨。研究所成立來，購置了四軸加工中心、三坐標測量臂、直讀光譜儀、真空淬火爐、快速成型機、數控平面磨床等儀器設備，并形成了包含固定員工和研究生在內的42人的隊伍規模，

30、截至2014年3月，累計已達成企業合作項目40余項，涵蓋汽摩配、水暖閥門、醫療器械、數控機床、壓電晶體等多個行業；同時累計承擔國家自然科學基金項目1項、科技部專項項目1項、浙江省重大科技項目1項、浙江省自然科學基金項目1項、市縣各級縱向項目5項，與玉環企業共建聯合研發中心6個，培養碩士研究生18名；截至2014年4月研究所已獲得國家發明專利授權16項、實用新型專利授權43項；承擔建設國家商務部、浙江省經信委、浙江省中小企業局、臺州市商務局各類公共服務平臺6個，年均服務企業900多批次了四軸加工中心、三坐標測量臂、直讀光譜儀、真空淬火爐、快速成型機、數控平面磨床等儀器設備，并形成了包含固定員工和

31、研究生在內的39人的隊伍規模，同時承擔國家自然科學基金項目1項、國家科技部項目1項、浙江省重大專項1項；目前已獲得專利授權20余項。研究所負責人王維銳博士2013年獲得當地首屆外來專家“金柚獎”，其帶領的團隊成功入選臺州市2013年度“500精英計劃”創業人才類項目。（三）本項目現有的合作研究工作基礎江西駿騰汽車零部件有限公司主要從事汽車輪轂軸承、輪轂單元、前輪殼、短軸等產品的研發、生產、銷售。已經建成潔凈廠房、標準廠房、辦公樓和科研實驗樓；年生產能力70萬套。公司集聚了一批技術骨干，具有明顯的技術優勢；浙江大學臺州研究院汽摩配研究所將為本項目提供全方位的技術支持，負責項目實施過程中的設備選型、生產線調試、生產工藝優化和技術培訓，為本項目的順利建成提供了雄厚的技術保障。并聘請了浙江大學兩位教授為企業長期技術顧問，為項目提供技術咨詢和服務，同時還將招聘具有相關專業技術和經驗的人員與公司現有工藝技術人員組成技術團隊，為項目建設和后期技術、工藝的研究和開發提供技術保障。公司與浙江大學臺州研究院汽摩配研究所有著長期的合作關系。2012 年公