摆式列车车轮、车轴加工建设投资可行性分析论证报告.doc

摆式列车车轮、车轴加工可研报告

中国北车集团唐山机车车辆厂

目 录
一．总论
(一)编制依据
(二)编制原则
(三)项目背景及立项必要性分析
二．企业概况
(一)工厂概况
(二)转向架车间概况
三．改造方案
(一)生产纲领及代表产品
(二)设备论证
四．改造项目环境保护
五．投资估算和建设年限
(一)投资估算
(二)建设年限
六．经济效益总体论述

摆式列车车轮、车轴加工及通用成型机可研报告
一．总论
(一) 编制依据
1.根据国家经济贸易委员会、国家发展计划委员会国经贸投资[2002]408号“关于下达2002年国家重点技术改造项目计划”(第七批国债专项资金项目)的通知。
2.工厂长远规划《转向架车间技改初步工艺方案设计》
3.工厂长远规划《钢结构分厂技改初步工艺方案设计》
(二) 编制原则
1.本着客车上质量、上档次、上水平及客运提速的产品要求，使工厂的综合水平能力达到与国际先进水平接轨的宗旨进行技术改造。
2.充分利用现有厂房设施，不再新建厂房，对生产工地进行调整、理顺，合理安排工艺布局。
3.充分发挥工厂现有设备的潜力，特别是通用设备的效能，原则上只增加为“三上”所需的先进设备。
4.技术改造与环境保护、劳动保护三者相结合。
(三) 项目背景及立项必要性分析
1. 项目背景
1.1转向架车轴、车轮加工装备
(1) 径向转向架是摆式列车的关键技术之一，它必须具备两个不同于普通客车转向架的功能，一是具有倾摆执行功能；二是具有轮对径向曲线通过性能。径向转向架能够使轮对处于（或接近）曲线的径向位置，减小了轮缘冲角，降低轮轨稳态横向作用力和轮轨磨耗，并可有效延长轮轨寿命。径向作用在中小半径曲线线路上尤为明显。目前摆式列车采用的径向转向架主要包括迫导向径向转向架、自导向径向转向架和柔性转向架。我厂首辆迫导式

径向转向架已经上路试验，径向转向架车轮、车轴在尺寸和形位公差方面的要求提高了很多，许多尺寸要求在组焊后加工，给机加工带来很大难度，采用普通的加工设备已不能满足需要。
(2)我厂是机车车辆行业最早的工厂，已有122年的历史，设计制造了第一辆轨道检查车，在九十年代设计制造了第一列内燃动车组，现在又生产了动力分散型内燃摆式动车组。在摆式列车设计制造方面，已处于国内领先水平。
（3）输面临其它交通工具的激烈竞争，铁路的命运和地位受到严重挑战。高速是我们取胜的唯一途径，工厂关键是生产高质量的客车，而生产高质量的转向架则是其中最关键之一。
（4）转向架部分是技改总方案中重点投入项目之一，而这一项目主要解决转向架主要零部件车轮、车轴的加工问题。这个问题是转向架制造过程中的瓶颈，必须解决。
1.2通用成型机装备
从国际、国内的发展趋势来看，动车组是铁路运输经济高效的方式。动车组头车多为流线型设计，一方面是研究列车在高速运行过程中空气动力学的结果，另一方面也与动车组采用的传动方式以及司机室的布置有关。
国内动车组的发展也很快，我厂先后成功的研制了双层内燃动车组以及摆式内燃动车组，而动车组司机室的制作迫切需要新的工艺装备来实现流线型设计。
2.立项必要性分析
2.1转向架车轴、车轮加工装备
(1)技改的原因和目的
①产品结构改变的需要
为了适应铁路面向高速发展的需要，我厂客车车型越来越多，更新周期越来越短，客车产品结构已发生变化，对转向架结构提出了新的要求。如摆式动车组车轴增加了齿轮连结装置，这些结构的改变普通设备加工已不能满足要求。
②产品质量的要求
在转向架产品结构改变的同时，对零部件质量的要求也越来越高。径向转向架动力车轴在尺寸和形位公差方面的要求为：圆柱度0.01mm、垂直度0.03mm等；只有改变工艺，采用数控加工设备，一次装夹完成各个工序，才能保证转向架主要零部件产品质量。
③设备状况的需求
我厂车轮、车轴加工设备：立式车床2台、摇臂钻床1台、普通卧式车床4台，外圆磨床1台，大部分设备是八十年代初建厂时购进的，这些设备使用已近十年，有的设备超过二十年，设备状况大大降低。如：加工后圆柱度由0.02mm下降到0.05～0.1mm，加工设备状况极不稳定，故障率已达30%，经常影响生产。
八十年代开始，在工业发达国家，在机械加工领域基本上都实现了数控化，各种零件的加工采用加工中心或柔性加工线。在日本生产机床一个家族企业，所有加工设备全是数控设备，在整个厂区就发现一台普通车床。目前长客厂转向架分厂加工车间有九台国内、外的加工中心或数控镗铣床。
我厂转向架部分零部件加工设备的现状，制约了客车转向架制造水平和质量的提高。
④形势发展的需要
随着市场经济的不断深入，工厂的生产设备必须具备一定的柔性，以适应多品种、小批量生产的需要。由数控机床组成的加工线能够适应各种车轮、车轴，能够获得高质量的尺寸精度和位置精度，提高生产效率，减轻工人劳动强度。这些设备的投入将使我厂转向架零部件加工水平达到九十年代末国际先进水平，使径向转向架的制造水平上一个新台阶，参与市场竞争的实力将大大加强。
(2)技改的对象和预期的目标
本次技改的对象是转向架部分零部件—车轮、车轴加工线，我厂生产各种转向架，如： CW—200、SW—160、PW—200、动力集中型径向转向架、动力分散型动车转向架、动力分散型拖车转向架等，属于典型的多品种、小批量，最适合于数控设备加工。因此这次改造配套完善转向架制造工艺，确保每一个主要零部件都有可靠的工艺手段来保证产品质量，使转向架的制造水平达到国际九十年代末先进水平。
2.2通用成型机装备
（1）动车司机室钢结构在设计上一般采用板梁、蒙皮结构，钢结构骨架板梁采用激光切割机下料，组装时采用叉接工艺，组装成为司机室钢结构骨架。
（2）司机室外板板厚一般为1.5-2.5mm耐候钢板或4-4.5mm铝合金钢板。司机室外形的流线型设计使的在制作工艺上存在一定的难度。
（3）司机室在制作工艺上要求比较严格，传统的制作工艺对外皮不能采用火焰调修技术，而且严重影响了外皮成型质量，导致美观效果不好。
（4）国外司机室钢结构制作工艺一般将外板分割成若干小块，然后采用通用成型机对板进行锤击曲面成型，再与骨架组对。
（5）为了适应动车组的发展需要以及保证产品质量，使产品具备良好的外观质量，我们迫切需要通用成型机装备。
二. 企业概况
(一) 工厂概况
我厂始建于1881年，历经变革和地震后易地重建。新厂位于唐山市丰润区，地处京、津、唐技术经济开发区，大专院校多，科研单位优势强，具有地理和经济发展的优势。
我厂是我国铁路客车制造基地之一，经过122年的发展，已成为修理、制造铁路机、客车的综合性大型国有企业，客车制造是我厂的主要产品之一，经长期生产已形成了独具特色的唐山客车（TSK）系列产品，并有开发、设计、制造、组装、试验等一套完整的技术和管理系统，具有丰富的实践经验。近年来通过了GB/T19001-2000—ISO9001:2000质量体系认证和GJB9001A—2001国军标质量体系认证，更加完善了质量保证体系，同时有设备齐全的检测和试验手段。现具备年生产制造、修理各种客车1000辆、修理东风4型内燃机车150台的综合能力，是中国铁路机车车辆技术装备大型生产基地之一，名列中国500家最大的国有工业企业。该厂占地面积1238×103平方米，建筑面积341×103平方米。固定资产7.5亿元。拥有各种机械设备4400余台(套)，其中大型、精密设备172台；职工1万余人，各类技术人员1931人，其中高、中级技术人员660人；高级技师4人，工人技师78人。
90年代后唐山厂完成了新型25.5米客车、特种车和米轨客车3个系列，40多个新品种的开发设计和制造，产品先后出口到朝鲜、马来西亚、缅甸、泰国、越南。为适应市场经济的要求，现在正组织开发不锈钢客车、双层客车(动车、拖车)、内燃动车组、时速200Km/h客车、摆式客车等新产品。
(二) 转向架车间概况
转向架车间现有人员371名；车间主要由2跨24m×144m和2跨18m×144m组成，生产总面积12096M2(其中直接生产面积11232M2 ，辅助生产面积864M2)；设备数量153台，直接生产设备86台(其中金切设备33台，起重设备30台，焊接设备23台)，其余为间接设备。
（三）钢结构分厂概况
钢结构分厂现有职工670余名；车间主要由两跨24m×325m、一跨24m×362m和一跨18m×362m组成，生产总面积31014M2；具备主线、副线两条碳钢车体生产线以及预留8000余M2的不锈钢车体生产线 ；钢结构分厂具备日产4辆新造钢结钢的生产能力。
三．改造方案
(一)转向架部分
1生产纲领及代表产品
（1）.工厂生产纲领：新造客车500辆/年(含15列90辆摆式列车)。（2）代表产品：径向转向架、CW—200转向架。
2 设备论证
2.1车轮、车轴加工线
(1) 生产批量： 各种车轮4800～6400个/年 ，各种车轴2400～3200个/年(含检修车和改造车)。
(2) 生产纲领：两班制，每班8小时，每班加工16个车轮和8个车轴。
(3) 车轮加工设备选型
原两台立式车床是86年投入使用的，近几年由于设备的老化，精度越来越差。随着列车的提速，对车轮轮辐曲面要求越来越高，用旧立式车床手动加工轮辐曲面，形状和表面粗糙度都达不到图纸要求，尤其是轮毂孔直线度经常超差，两头小中间大，靠手工修磨，另外，内孔表面粗糙度差，测量的内孔尺寸很不准确，造成车轴与车轮装配过盈量时大时小，不能保证压装吨位，经常出现返工，生产效率底，质量不易保证。车轮加工包括了新车车轮加工和修车换车轮加工，在新修两条主线产量都比较饱和的情况下，采用一台数控立车和普通立车配合才能克服上述缺陷，满足生产需要。根据资料分析，国内厂家基本达到要求，但大多数没有冷却装置，故障率高。根据工厂情况拟选用物兼价美的台湾设备。
.数控立式车床性能比较表
型 号
CHK5116
TV-1200A
技术参数
最大车削直径(mm)
1600
1600
最大加工高度(mm)
1000
1200
主轴功率KW
22
30
工作台转速r/min
2.5-315
2.5-350
重复定位精度mm
X轴：±0.015
Z轴：±0.008
X轴：±0.009
Z轴：±0.005
刀架行程mm
1000
1000
最小进给量mm
0.1
0.1
数控系统
SIMENS802D
FANIC18I-T
参考价格（万元）
180
USD21
生产厂家
沈阳一机
台湾油机公司
(4) 车轴加工设备选型
目前车轴加工是普通加工机床完成的，工艺落后，加工质量不稳定，尤其是防尘板座、卸荷槽和过渡圆弧加工质量经常出现波纹，靠手工用砂布打磨，现在每班加工车轴9根，两班制每天加工18根，不能满足5辆车的需要，只能靠加班加点来完成。随着车轴需求数量的增加，拟采用轴端三孔钻床、数控车轴车床、数控切入磨床、数控外圆磨床组成车轴加工流水线。
数控车轴车床性能比较表
型 号
VR35X3200
F45-50
技术参数
加工范围（mm）
Φ430Χ3100
Φ500Χ3500
主轴电机功率（Kw）
37/45
37/30
主轴转速 rpm
30～2500
10～2800
进给(行程)
Z轴3000mm,
X轴300mm
Z轴 3570mm
X轴 380mm
数控系统
FANIC18I-T
FANIC18I-T
刀架
一个旋转刀架可装12把刀具。
一个刀架12个刀位，刀架带动力。

尾座
CNC编程控制由液压驱动或手动
可编程液压尾座
参考价格（万元）
主机USD21（FOB）
主机USD40（FOB）
生产厂家
台湾优岗公司
日本大日金属工业株式会社

3 机床工艺布局
车轮、车轴加工线布置和转向架车间总体工艺布局相结合，该车间总体工艺布局建立4条线两个中心。4条线是构架加工流水线；轴箱体及转臂柔性加工线；车轮、车轴加工和轮对压装流水线；转向架总组装线；两个中心是轴承清洗组装中心和转向架散件喷漆中心。具体布置是从北到南第一垮是构架加工流水线及封闭的部件组焊工地；第二垮是轴箱体、转臂柔性加工线及转向架主要零部件加工基地；第三跨是车轮、车轴加工线、轮对组装线和轴承、轴箱组装工地；南跨是转向架总组装线和转向架零部件面漆喷漆中心工地。这样布局工艺路线流程合理，工序理顺，场地美观整洁，有利于提高产品质量，降低运输成本。
4经济效益评价
采用数控设备加工，提高了产品质量，减少了返修和废品，节约了工时，提高了生产效率。年经济效益为39.75万元。详细计算如下：
径向转向架车轮、车轴加工每台车节约工时40小时,其它转向架车轮、车轴每台车节约工时30小时，。每年可产生工时价值：
25元/小时×(410台×30小时/台＋90台×40小时/台)=39.75 万元
（二）通用成型机部分
1生产纲领及代表产品
（1）生产纲领：新造动车组100列，具备年产200个司机室的能力。
（2）代表产品：摆式动车组司机室。
可以制作。
2 设备选型
（1）通用成型机能够精确地对金属板材、管材和型材以最小噪音进行无屑冷成型。同一台设备可以进行型材弯曲、板材成型加工，（2）该套设备主要于铁路客车型材或板材三维曲面成型，并可做到压缩、延展、定型、校平、校直、弯曲等工艺加工。
（3）本设备在国内没有制造厂家，全世界也只有瑞士Eckold公司可以生产制作。
3设备工艺布局
该设备位于钢结构分厂南一跨，与在国内采购的无摸成型压力机配套使用，可以很好的完成司机室外板的制作。在制作工艺和质量上具备世界先进水平。
4经济效益评价
采用通用成型压力机设备加工司机室外板，提高了产品质量，减少了返修和废品，节约了工时，提高了生产效率。以年生产200个司机室计算，年经济效益约为50万元。
四．改造项目环境保护
1. 评价范围：噪音
2. 评价标准：GB12348—90《工业企业厂界噪音标准》
3. 环保分析：本次引进的设备噪音很小，远远低于国家标准要求，厂界噪音也低于国家有关标准。
五．投资估算和建设年限
（一）投资估算
1转向架部分
本项目技术改造外汇总额43万美元。其中数控车床21万美元，数控立车22万美元。
资金筹措：工厂自筹。
2通用成型机部分
本项目技术改造外汇总额25万美元。
资金筹措：工厂自筹。
(二) 建设年限
本次技术改造重点投入建设年限为：2004～2005年。
六．经济效益总体论述
(一) 转向架部分技术改造是围绕新造客车上质量、上档次、上水平及客运提速进行的，尤其是本次技改重点提高径向转向架主要部件车轮、车轴的加工能力。通过技术改造，与原来引进的几台设备配套，可解决转向架加工瓶颈问题，将使我厂转向架的加工水平跃上一个新台阶，达到九十年代末国际先进水平。本次技改不仅为研制各型转向架打下坚实基础，而且为提高工厂市场竞争能力、为摆式车将来进入国际市场提供了强有力的硬件保障。
(二) 通过技术改造，原来影响转向架制造质量的落后设备由先进的数控设备所取代，有效地排除了人为干扰因素，确保转向架质量。
(三) 通过技术改造，提高了功效，减轻了工人劳动强度，改善了环境，节约了能源，降低了废品率。仅车轮、车轴加工一项每年创造经济效益39.75万元。。
(四) 通过技术改造，我厂转向架制造工艺将达到国际先进水平。转向架制造质量跃上一个新台阶，使新造客车运行可靠性大大提高，客运提速的能力得到充分发挥。使摆式列车快速发展，为铁路大提速做出更大贡献，将带来显著的社会效益。
（五）通过技术改造，我厂具备了动车组司机室制造能力，能够生产高质量、高标准的司机室，在司机室制造工艺和质量上具备世界先进水平。
综上所述，这次技改项目是可行的、合理的，应尽快实施。

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