铜管件精深加工自动化设备的研发与应用.docx

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铜管件精深加工自动化设备的研发与应用

铜管件精深加工自动化设备的研发与应用

科技计划项目可行性报告

立项背景和意义

1、市场需求和行业背景

浙江精艺管件有限公司是铜管件精深加工高新技术企业，公司一直专注于铜管接头、铜管路件的高中端产品研发生产和销售，产品主要出口到日本、美国和德国，目前是国际上最大的铜管件专业产品制造厂商之一。

随着先进技术不断发展和广泛使用，及人们对节能环保产品意识的不断加强，铜管接头、铜管路件在管路系统中被广泛应用,主要起到连接、转弯和分流技术作用。

目前，国际上工业施工管路系统及家用、中央、汽车空调器管路系统等行业对铜管件的需求量相当的大，同时对铜管件产品的技术质量要求也越来越高。

但是具有质量可靠、清洁卫生、安全环保、节能

降耗等高技术质量要求的高中端铜管件产品制造厂商却很少。

虽然本公司开发、生产的铜管件产品具有较高的性价比，也已达到了当前国际市场的技术要求，可是生产成本、质量成本比较高。

当前本公司设备效率低，能耗高，还处于劳动密集型状态。

究其原因主要是公司的生产工艺技术设备能力还跟不上国际先进装备技术水平。

由于铜管件产品精深加工制造工艺独特性，国际上没有这样的专业技术设备，这些生产技术工艺的专用设备只能依靠自主研发制造。

为解决现有技术中铜管件弯管一次成形加工方法的缺陷和不足之处，提供一种铜管件弯管一次成形方法及其自动化设备。

目的

是解决传统的弯管机人工操作劳动强度大，生产效率低、生产不安全、次品率高等问题。

公司在2012年12月1日申请了该项目新设备技术国家专利，申请号或专利号201120491054.4。

2、技术创新与转型升级意义

当前，由于国内外市场环境的深刻变化，我市工业正面临着严峻的挑战和压力，长期积累的结构性、素质性、体制性矛盾进一步凸现,一些新情况、新问题又亟待解决。

加快工业转型升级已刻不容缓，这

是化解我市工业发展过程中各种困难和挑战的有效手段，是实现工业节约发展、清洁发展、安全发展、可持续发展的治本之策，也是推动我市经济发展方式转变的关键之举。

坚持把自主创新作为工业转型升级的中心环节，加快先进适用技术的研发和应用，推动产业结构调整和发展方式转变。

引导和扶持企业加大技术改造和技术引进力度，加快实施一批投资规模和产业关联度大、技术水平高、市场前景好的重点技术改造项目，实现主要行业的技术装备水平达到国内领先水平。

积极运用先进适用技术改造提升传统产业，加大新产品开发力度。

3、企业自身发展需求

当前产品市场竞争激烈，物料不断上涨，劳动力资源紧缺，又遇上国际金融危机，企业经营面临重重困难压力。

由于公司设备效率低,能耗高，难招人。

公司必须进行技术改造创新，大力提倡节能降耗，提高生产效率，降低生产成本，才能实现企业的生存和可持续发展。

公司立足现有基础，依靠技术进步，技术转型升级，加速淘汰和

改造落后工艺装备，以工艺现代化和更新设备为手段，促进产品结构

调整和工艺装备结构优化；促进能源结构的合理与优化；注重节能降

耗、提高劳动生产率、环境保护和资源回收与综合利用，进一步

企业的整体素质和经济效益。

国内外研究现状与发展趋势

铜管接头、铜管路件系列产品类似机电设备零部件，形体都不大,

大多是非标部件，通常以个来计量。

别看它个小，一个符合组装技术

的精成品需要20多道工序才能完成。

最传统第一代生产技术工艺设

备主要是切管机、仪表车、冲床、挤压机、车床等机械加工设备，那

时我们公司年生产5000万个产品，需要1500个工人。

经过了近8年

的新设备新技术开发和推广应用，至今我们公司年生产10000万个产

品，仅需要500个工人，同时年耗电量降低50%产品不良率降低60%,

并取消了煤燃料、铅介质、汽油洗剂等有污染源辅料工序，基本达到

了快速高效、清洁卫生、安全环保、节能降耗的精益生产效果。

第二代生产技术工艺设备主要是引进开发了锯管机、数控车床、

工位机、弯管机、挤压机等较先进生产设备，虽然生产技术设备改进

提高了，但是有些独特技术工艺还是依赖于传统加工技术。

这第二代

生产技术工艺设备是目前国内外大多同行企业的生产装备,

每个产品

需要工人一个个从待加工心得工位箱里取出来放到设备上,

加工后又

一个个取出来放置空箱里，这样依旧简单机械工作动作,

还是既费时

又耗力。

由于产品每个工序工种都不一样，其生产技术工艺也比较独

特性，不可能进行生产线自动化操作现代化生产模式，这个难题一直

是我们“精艺铜管件精深加工高新技术企业研究开发中心”新设备新技术研发项目组自主创新和努力攻克的一个重大目标，在5年前就列入了企业发展战略重要议程。

为解决现有技术中铜管件精深加工方法和自动化生产系统的缺陷和不足之处，提供一种快速成型方法及其自动化系统设备。

本公司高新技术研发中心的技术工艺小组和设备制造小组共同进行年多的技术攻关，经过不断的研发和试制，终于研发出了自动锯管机、自动专用数控车床、自动专用数控弯管机、自动快速成型挤压机、自动工位机、自动切口光头机等先进自动化专用设备。

铜管接头、铜管路件系列产品的生产过程中最关键最重要的工序是挤压成型和弯管成形两大技术。

在2010年本公司自主成功研发的铜质三通快速成型自动化先进加工设备，在常温下，将一根直铜管放置在精密模具上一次性塑性液压成T型，再经过公司机械技术工艺和精密模具加工成各类形状的三通铜管材，为管路系统的连接简便、结构合理、节能降耗、不泄漏，承受强度大、牢固可靠，高寿命周期等性能方面的技术发展提供了有力的保障。

本项目研发课题就是破解关键工序弯管一次成形的精深加工技术，并实现一机多头的自动化生产设备。

为解决传统弯管机人工操作劳动强度大，生产效率低、生产不安全、次品率高等问题。

本项目研发成功寓意着公司生产装备已步入了第三代先进生产技术工艺设备的自动化现代化生产规模历程。

不但在国内处于领先水平，即使在国际同行中也处于先进水平。

本项目成功研发和推广应用，将为企业产

生很大的经济效益，同时也将大大增强企业的市场竞争力，今后为企业持续发展打下了坚实的基础。

、技术研发内容和技术关键

1、研发内容

为解决现有技术中铜管件弯管一次成形加工方法的缺陷和不足之处，提供一种铜管件弯管一次成形方法及其自动化设备。

目的是解决传统弯管机人工操作劳动强度大，生产效率低、生产不安全、次品率咼等问题。

为解决上述问题，本研发的铜管件弯管一次成形方法及其自动化设备，其特征在于：

一种自动弯管装置，包括设置在工作平台上的下模和在下模的上方与下模配合夹紧管件的可升降的上模，下模的上表面设置有贯通侧壁的管件定位导槽，下模模块侧壁的管件定位导槽的外侧设置有导杆组件，导杆组件的前部设置有可插入被折弯管件内的导杆，导杆组件通过动力及传动装置带动其可沿管件定位导槽的轴线方向移动及转动，所述的上模的下表面设置有与下模的管件定位导槽配合夹紧管件的贯通上模侧壁的凹槽，上模的侧壁上设置有与上模下表面上的凹槽联通的半圆形凹槽。

所述导杆组件的移动及转动的具体结构是：

固定座的上部横向设置有滑槽，滑槽上设置有气缸带动其横向移动的滑块，滑块的前侧横向设置可插入被折弯导管内的导杆，固定座的上部通过转轴铰接在工作台上，后下部铰接在气缸外露的活塞杆的端部，气缸的缸体下部铰接在工作台上，气缸带动固定座可作一点角度的转动。

自动上下料系统主要是按照设备操作规律编制的相关程序和软件通过PLC来完成对电机、液动系统和气动系统的指令控制，以实现产品生产自动化。

与现有技术相比，本发明的一种铜管件弯管一次成形方法及其自动化设备技术突出优点：

整个弯管过程自动化，降低了工人劳动强度，提高了生产的安全性；用力均匀，弯管动作更加精确，避免了死弯或裂痕等缺陷，成品率大幅度提高；一机多头，机械手上下料，生产效率高，能够进行大规模生产。

2、核心技术1）弯管机转动装置、传动装置、移动装置、电气装置的合理结构设计，以及控制系统的程序软件设计;

2）根据产品不同规格型号需设置相应的技术参数，确保上下模的合模开模时间，产品传送速度，管体转弯力度，角度方位调整;

3）引进伺服电机控制程序，采用上下料系统，进行技术升级转化,实现设备自动化，达到了行业技术领先水平。

3、创新点:

1）新型设备弯管过程自动化替代了人工操作，大大降低工人劳动强度，提高生产安全性;

2）铜管件受力均匀、弯管角度精确，达到一次弯管成形，避免了死弯、拉丝、裂痕等毛病，成品率大幅度提咼;

3）采用上下料系统，伺服电机控制程序，生产快速高效，节省能耗和人力，生产成本低，适合大规模生产。

四、预期目标（主要技术经济指标，应用或产业化前景）

1、主要技术指标

1）电机功率2.2KW工件长度25-300mm加工直径10-32mm弯转角度0-180，扭专力矩5-40N.m。

2）产品结构尺寸和技术要求达到GB/T11618-1999《铜管接头》规定的技术参数要求。

3）产品内外表清洁光滑、不得出现死弯、拉丝、裂痕等毛病。

2、主要经济指标

1）采用新型自动化弯管设备，1个工人同时操作4--6台设备，每天可以节省人工30--50个，按每个工人年薪30000元计算，每年可节省人工成本120万元。

2）成品不良率可降低1.5%，公司年计划生产8000万个产品，按每个产品均价2.5元计算，这样年可节省质量成本大约150万元;

3）产品生产过程周期缩短了30%大大提高生产效率，这样大大提高满足客户满意度，提高了产品市场竞争力。

4）新型自动化弯管设备研发和制造成本每台13万元，配套精密模具和工装开发每台2万元，公司设备设施制造计划30台，设备制造需投入450万元，其他研发费用预计150万元，本项目计划投入600万元。

5）本计划项目实施，年可节省生产成本和质量成本大约270万元,预计3年后可收回本项目计划投入600万元。

3、推广应用前景

随着先进技术不断发展和广泛使用，及人们对节能降耗意识的不断加强，铜管路件、铜管接头在管路系统中被广泛应用，主要起到连接、转弯和分流技术作用。

传统加工工艺是将铜管套装在专用棒芯夹具上、或放置在模具槽内人工弯管。

一些特殊铜管件产品需采用橡胶或铅作为介质填料，先将填料熔化后灌进铜管内，再进行挤压加工成型，然后进行人工弯管，最后熔化铜管内的填料，最后还需将残余在铜管壁的熔渣用强酸去除掉，这样的工艺复杂难度大。

现在，采用公司自主研发的铜质三通快速成型和本项目自动一次弯管成形先进加工设备，在常温下，将一根直铜管放置在精密模具上一次性塑性液压

成T型，再经过本项目自动一次弯管成形各类形状的三通铜管材，为管路系统的连接简便、结构合理、节能降耗、不泄漏，承受强度大、牢固可靠，高寿命周期等性能方面的技术发展提供了有力的保障。

项目研发的设备投入使用后，大大提高了公司的生产效率，又提高了产品技术质量可靠性和稳定性。

为公司节省了一定的人力、能耗和材料，降低了生产成本和质量成本，同时达到安全环保、节能降耗减排的目标，经济效益和社会效益十分显著。

五、项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解

姓名

出生年月

专业技术职务

专业

工作单位

在本项目中分工

俞里见

1974.08

总经理助理

管理

精艺公司

负责总体策划组织管理

耿文辉

1972.01

副总经理

机械

精艺公司

主持组织协调管理工作

应友华

1958.06

总工程师

机械

精艺公司

新设备新技术研发设计

王百炼

1976.03

设备经理

机械

精艺公司

设备设计与制造管理

应友来

1975.07

技术经理

机械

精艺公司

工装模具设计制造管理

王星平

1966.05

生产经理

机械

精艺公司

试生产组织协调管理

张伟

1985.08

质量主管

机械

精艺公司

质量计量管理和试验工作

方伟国

1980.12

技术主管

机械

精艺公司

CAC制图和工艺技术管理

项

目

组

成

员

起始年月

项目进度计划安排

2012.1-2012.2

项目技术调研、可行性分析，立项研讨，成立项目组

2012.3-2012.5

总体研发方案设计、技术经济分析，进入设计阶段

2012.6-2012.9

样机试制、模具设计制造

2012.10-2012.12

样机试制鉴定、试制产品鉴定，进行设计评审确认

2013.1-2013.3

第一批设备制造，小批量设备试制，

2013.4-2013.4

进行试制鉴定和报告，试制总结。

2013.5-2013.6

批量设备制造和模具制造，进入推广应用和批量生产阶段

七、现有工作和基础条件

的中型企业。

中国制冷空调工业协会会员，浙江省著名商标，浙江省名牌产品，浙江省高新技术企业，连年受到当地政府先进企业的荣誉表彰，企业已通过IS09001和14001管理体系认证，本公司本着质量管理严格，技术工艺先进在国内外同行中享有一定知名度。

本公司2012年度销售总收入2.1亿元，其中上海公司5000万元、三门公司6000万元，税利1500多万元，出口创汇2000万美元，产品主要出口日本、美国、英国、德国等西欧和东南亚许多国家和地区。

经过了精艺人10多年的努力拼搏，企业发展已初具规模，目前已是国内铜管接头、空调管件、水暖管件最大的生产基地之一。

公司

目前拥有一支专业的技术研发团队，目前拥有自主知识产权专利40多项，“精艺铜管件精深加工高新技术企业研究开发中心”已被认定为浙江省高新技术企业研究开发中心。

随着先进技术的不断应用和经济的不断发展，工业施工管路系统中的建设质量要求也越来越高，新型的管路件产品的市场需求量也将越来越大。

紧紧抓住当前这一有利的战略发展期，加快提高新产品的生产能力，加快提咼新产品的生产能力，加快提咼新产品的市场占有率，对于本公司的发展有着极其重要的意义。

因此，加快本项目的实施十分必要，也十分迫切。

八.经费预算

本公司铜管件精深弯管一次成形加工方法及其自动化设备的

研发和应用项目总费用计划600万元，具体科目项目经费如下:

研发人员经费计划40万元;

浙江精艺管件有限公司

2012

年10月11日