1、大型智能化數(shù)控伺服壓力機(jī)裝備的研發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)書 立項(xiàng)時(shí)間：2013年2月20日 立項(xiàng)部門：研發(fā)中心 一、立項(xiàng)依據(jù) 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)汽車產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)數(shù)年位居全球第一位，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示2012年我國(guó)累計(jì)汽車產(chǎn)量2059.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6.3%，在國(guó)名經(jīng)濟(jì)中占據(jù)積極重要的地位。大型壓力機(jī)是生產(chǎn)汽車車身覆蓋件等零部件的關(guān)鍵裝備之一，市場(chǎng)需求非常旺盛，市場(chǎng)潛力非常巨大。汽車的發(fā)展方向是輕量化、節(jié)能減排和高安全性。為達(dá)到上述目標(biāo)，現(xiàn)代汽車廣泛采用高強(qiáng)度鋼板、鋁合金板材、非等厚焊接鋼板等難成形材料。如日產(chǎn)汽車公司在最近的公司發(fā)展規(guī)劃中就宣布將采用新型的1.2Gpa超高強(qiáng)度鋼，并在五年

2、內(nèi)使用采用超高強(qiáng)度鋼制造的汽車零部件比例達(dá)到25%，這一計(jì)劃將會(huì)使日產(chǎn)的平均車重降低15%，從而得到大幅度低油耗與排放，并提升了安全。新能源汽車作為國(guó)家和我省重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，在未來(lái)將會(huì)迎來(lái)超高速的發(fā)展。新能源對(duì)車身結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度提出更高要求，傳統(tǒng)的壓力機(jī)在加工鋁合金板材，高強(qiáng)度鋼板、非等厚焊接鋼板等難成形材料時(shí)存在諸多困難，對(duì)磨具設(shè)計(jì)及成型工藝要求高、磨損大、良品率低，切傳統(tǒng)壓力機(jī)先天具備能耗高、噪音大等無(wú)法解決的缺陷。因此一種具有成型工藝可控，可通過(guò)根據(jù)材料材質(zhì)特點(diǎn)，以及模具的特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的工藝方法，可使材料的可成形性大幅度提升，解決在加工鋁合金板材、高強(qiáng)度鋼板、非等厚焊接鋼板等難成形的成

3、型問(wèn)題，而且還節(jié)能，低噪，并提高良品率和模具壽命等等的新技術(shù)將取代過(guò)去傳統(tǒng)工藝技術(shù)。 項(xiàng)目研究開發(fā)目的和意義為提高我過(guò)智能化數(shù)控伺服壓力機(jī)制造水平，擺脫關(guān)鍵零部件及核心技術(shù)依賴進(jìn)口的局面，打破國(guó)外在現(xiàn)今材料成形加工裝備的方面的技術(shù)壁壘，促進(jìn)提升傳統(tǒng)裝備智能化和數(shù)字化水平；以市場(chǎng)和國(guó)家的需求為導(dǎo)向，為汽車制造和航天航空的國(guó)家的重點(diǎn)領(lǐng)域提供裝備支撐，提升生產(chǎn)品質(zhì)與效率，降低生產(chǎn)成本，對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生較大的積極促進(jìn)作用。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)提高國(guó)家的工業(yè)發(fā)展速度，提升制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力和裝備的制造技術(shù)水平，特別突破國(guó)外的技術(shù)封鎖，提高技術(shù)的主動(dòng)權(quán)，盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化強(qiáng)國(guó)有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益和深遠(yuǎn)的影響。對(duì)全面推動(dòng)高

4、端數(shù)控設(shè)備及產(chǎn)業(yè)化，振興智能制造裝備等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)具有十分巨大的推動(dòng)作用和現(xiàn)實(shí)意義。 項(xiàng)目達(dá)到的技術(shù)水平及市場(chǎng)前景本項(xiàng)目提出的伺服壓力機(jī)技術(shù)具有成型工藝曲線可調(diào)可控、高度柔性化的特點(diǎn)，理論和實(shí)驗(yàn)研究證明，對(duì)板材實(shí)行變速成形可以提高其成形性能。通過(guò)針對(duì)板材材質(zhì)和模具特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的優(yōu)化工藝曲線，可使材料的可成形性大幅度的提升，解決在加工鋁合金板材、高強(qiáng)度鋼材，高強(qiáng)度鋼板、非等厚焊接鋼板等難成形材料的問(wèn)題，而且并傳統(tǒng)工藝節(jié)能40%以上，工作過(guò)程噪音顯著下降，良品率和模具壽命大幅度提高。本項(xiàng)技術(shù)打破我國(guó)汽車、航天等高端領(lǐng)域的技術(shù)、材料、重要零部件需要進(jìn)口或者需要引進(jìn)國(guó)外高端設(shè)備的格局，本技術(shù)具備世界

5、領(lǐng)先水平。因此，伺服壓力機(jī)是一種極具應(yīng)用前景的新型裝備，在金屬板材沖裁，拉深等各種加工模式中均能體現(xiàn)出傳統(tǒng)壓力機(jī)所無(wú)法比擬的顯著優(yōu)勢(shì)。二、研究開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo) 項(xiàng)目主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)通過(guò)研究開發(fā)和應(yīng)用這種新技術(shù)，以適應(yīng)國(guó)家和地區(qū)以及當(dāng)前行業(yè)實(shí)際發(fā)展的趨勢(shì)和需求，滿足發(fā)展的需要。項(xiàng)目主要內(nèi)容：1、根據(jù)國(guó)家和行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了解當(dāng)前技術(shù)水平以及國(guó)外技術(shù)水平；進(jìn)行市場(chǎng)的調(diào)研，總結(jié)調(diào)研報(bào)告；并根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研的情況進(jìn)行分析總結(jié)，確定本項(xiàng)研發(fā)的方案；組織人員進(jìn)行各部分按照項(xiàng)目小組的形式進(jìn)行分工研究和開發(fā)，并在這個(gè)過(guò)程中進(jìn)行不斷的測(cè)試，使達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)；2、對(duì)第一部分的研究開發(fā)進(jìn)行總結(jié)；按照各個(gè)項(xiàng)目部分

6、進(jìn)行總結(jié)項(xiàng)目成果并編訂技術(shù)文件；根據(jù)研究開發(fā)過(guò)程記錄所有研究數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，制定相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)；3、對(duì)第一部分得出的各項(xiàng)組成部分進(jìn)行測(cè)試，并且進(jìn)行組合測(cè)試，重點(diǎn)研究開發(fā)整體的控制系統(tǒng)，并且各部分之間的匹配性；對(duì)整體的運(yùn)行可靠性和安全性進(jìn)行研究，對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行加工測(cè)試，對(duì)重點(diǎn)的控制伺服系統(tǒng)和精度進(jìn)行測(cè)試盒調(diào)整，根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況進(jìn)行整體的匹配，根據(jù)之前制定的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，將不合理的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新的修改；4、最終整體的測(cè)試本項(xiàng)目產(chǎn)生的技術(shù)產(chǎn)品，再次確認(rèn)運(yùn)行的安全可靠性。最終進(jìn)行技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定，形成規(guī)范的技術(shù)文件；收集整理整個(gè)研究開發(fā)過(guò)程，總結(jié)、編制和整理全套的技

7、術(shù)資料并存檔，根據(jù)需要編寫設(shè)備操作說(shuō)明書和技術(shù)規(guī)范要求，以供使用方使用。項(xiàng)目需要解決的關(guān)鍵技術(shù)：1、大型數(shù)字伺服壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)如何進(jìn)行匹配；以及本體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)與模態(tài)的分析；2、電機(jī)高速同步力矩如何合成，達(dá)到使用要求；3、板料成形工藝如何進(jìn)行智能優(yōu)化，伺服電機(jī)沖壓工藝如何優(yōu)化；4、滑塊變速運(yùn)行如何進(jìn)行全封閉的控制；5、如何提高大型重載壓力機(jī)可靠性保證精度；6、如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障自檢以及遠(yuǎn)程控制。 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：1、重載驅(qū)動(dòng)：是一種新型的多電機(jī)協(xié)同出力的方法。基于高速內(nèi)存總線傳遞速度與力矩指令，確保多臺(tái)剛性連接電機(jī)在高速、變速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也仍然能夠保持載荷均衡、最大化出力，且能實(shí)時(shí)切換電

8、機(jī)的速度模式和力矩模式，完成復(fù)雜的加工工藝控制；2、電機(jī)潛能深度挖掘：面向伺服電機(jī)特性的成型工藝優(yōu)化放方法。綜合伺服電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速力矩曲線及熱容量等技術(shù)特征與待成形的工藝特征，基于一種優(yōu)化算法設(shè)計(jì)中一種既能滿足待成形件沖壓工藝要求，同時(shí)又能將電機(jī)潛能利用最大化的電機(jī)運(yùn)動(dòng)方式；3、智能制造：沖壓過(guò)程實(shí)時(shí)智能優(yōu)化技術(shù)。突破傳統(tǒng)的伺服壓力機(jī)多種成形速度，位移工藝曲線的理念，開發(fā)多種智能化成形工藝，實(shí)時(shí)偵測(cè)材料的個(gè)體差異帶來(lái)對(duì)滑塊位移，成行力的影響，并進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，智能消除板材厚度，特性的個(gè)體差異，提高良品率，提高對(duì)模具的適應(yīng)度；4、高效傳動(dòng)：自主設(shè)計(jì)、面向新能源汽車等行業(yè)優(yōu)化的重載、大行程的增力傳動(dòng)

9、機(jī)構(gòu)，針對(duì)不同領(lǐng)域行業(yè)的區(qū)別，研發(fā)肘板連桿式傳力機(jī)構(gòu)，可提升空行程速度的前提下確保合模后滑塊壓力輸出要求；5、高安全性：雙通道狀態(tài)比較監(jiān)控技術(shù)。避免因數(shù)控伺服壓力機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的軟硬件故障造成的壞塊失控下落，沖頂，達(dá)到數(shù)字伺服壓力機(jī)的安全控制。 主要技術(shù)指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：1、技術(shù)指標(biāo)：最大公稱壓力：20000KN滑塊行程：1000mm工作臺(tái)最大尺寸：5000×2600mm滑塊任意位置的重復(fù)停止精度：±0.5mm 滿負(fù)荷下死點(diǎn)保壓時(shí)間：0.51s滑塊行程次數(shù)：不低于815次/分鐘用戶可設(shè)置、存儲(chǔ)數(shù)控伺服壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利5件，其中進(jìn)入實(shí)審階段發(fā)明專利不少于3件；申請(qǐng)實(shí)

10、用新型專利4件，授權(quán)2件；等級(jí)軟件著作權(quán)2項(xiàng)；制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，發(fā)表論文4篇以上。2、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：執(zhí)行期間：預(yù)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施期間，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值5000萬(wàn)元以上；達(dá)產(chǎn)后：按1:2的投入產(chǎn)出比，預(yù)計(jì)第五年實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)后銷售收入為1.2億元/年市場(chǎng)前景：成型裝備每年進(jìn)口20億美元以上，國(guó)產(chǎn)每年600億元以上，而且前兩年的增長(zhǎng)超過(guò)30%。如果我們的目標(biāo)市場(chǎng)占有率達(dá)1%，即有6億元以上的銷售收入。三、研究開發(fā)方法及技術(shù)路線研究開發(fā)方法：1、開展技術(shù)和市場(chǎng)調(diào)研，了解用戶單位需求以及伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)、壓力機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)最新發(fā)展水平，研究輕量化、高強(qiáng)度板材的成形工藝方法，創(chuàng)建成形設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)參數(shù)，保證適

11、合用戶的需求，進(jìn)行技術(shù)論證和工藝分析，寫出科研任務(wù)書，制定研發(fā)方案。2、發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，參照國(guó)外同類產(chǎn)品的特點(diǎn)，在已掌握的技術(shù)和資料基礎(chǔ)上，通過(guò)分析、消化、吸收，解決面臨的難題，并形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)方案。工藝設(shè)計(jì)：1、采用計(jì)算機(jī)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和建模，以滑塊工作行程內(nèi)機(jī)械增益最大和力均載變化波動(dòng)量最小為目標(biāo)，進(jìn)行桿系尺度全局優(yōu)化設(shè)計(jì)；2、主驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究。采用一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)螺桿和對(duì)稱多連桿傳動(dòng)系統(tǒng)，具有空行程增速及加壓行程的力放大功能，并構(gòu)成四點(diǎn)施壓；對(duì)螺旋副肘板兩岸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，首先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析；對(duì)

12、零部件和整體組裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高滑塊運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和定位精度；3、建立大型螺桿、螺母、軸承的數(shù)字模型。首先通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）對(duì)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行剛度、強(qiáng)度、研究螺母材料提高其壽命。4、對(duì)于伺服壓力機(jī)機(jī)身，建立三維有限元模型，進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、模態(tài)分析與全局優(yōu)化，在滿足壓力機(jī)性能要求的前提下減輕滑塊重量，設(shè)計(jì)高鋼性機(jī)身；5、機(jī)身總體設(shè)計(jì)。采用焊接封閉式框架式機(jī)身，主螺桿、螺母和導(dǎo)軌潤(rùn)滑采用集中稀油潤(rùn)滑和溫控系統(tǒng)，帶有滑塊多重安全保護(hù)裝置，采用新型液壓式滑塊平衡系統(tǒng)，設(shè)置光電式人身安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；6、主控制系統(tǒng)研究。伺服壓力機(jī)采用兩個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成互監(jiān)測(cè)的雙通道安全控

13、制系統(tǒng)。采用低延遲的快速指令傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)大容量伺服電機(jī)的高精度同步控制及負(fù)載均衡；7、滑塊變速運(yùn)動(dòng)的全閉環(huán)控制系統(tǒng)研究、設(shè)備故障自診斷及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究、伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)軟件研究開發(fā)、冗余電能儲(chǔ)存與再利用研究；8、根據(jù)各結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，繪制樣機(jī)的詳細(xì)工程圖；并制作樣機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行；9、總結(jié)、編制整套的技術(shù)資料。四、現(xiàn)有研究開發(fā)基礎(chǔ)公司介紹（公司信息、規(guī)模、主營(yíng)產(chǎn)品，公司運(yùn)營(yíng)情況、研發(fā)管理部門建設(shè)，研發(fā)水平和能力，獲得的相關(guān)榮譽(yù)）五、研究開發(fā)項(xiàng)目組人員名單項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：王躍華研發(fā)人員： 姚仁平、楊志雄、李澤彪、周強(qiáng)、李想、陳俊伶、李尤法、朱源泉、李衛(wèi)六、計(jì)劃工作進(jìn)度1、2013年3月2013年12月：根據(jù)國(guó)家和行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了解當(dāng)前技術(shù)水平以及國(guó)外技術(shù)水平；進(jìn)行市場(chǎng)的調(diào)研，總結(jié)調(diào)研報(bào)告；并根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研的情況進(jìn)行分析總結(jié)，確定本項(xiàng)研發(fā)的方案；組織人員進(jìn)行各部分按照項(xiàng)目小組的形式進(jìn)行分工研究和開發(fā)，并在這個(gè)過(guò)程中進(jìn)行不斷的測(cè)試，使達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。2、2014年1月2015年12月：對(duì)第一部分得出的各項(xiàng)組成部分進(jìn)行測(cè)試，并且進(jìn)行組合測(cè)試，重點(diǎn)研究開發(fā)整體的控制系統(tǒng)，并且各部分之間的匹配性；對(duì)整體的運(yùn)行可靠性和安全性進(jìn)行研究，對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行加工測(cè)試，對(duì)重點(diǎn)的控制伺服系