超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂可行性研究报告

1核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传第一部分项目概述车辆轻量化发展已成为一个必然趋势，在确保车辆综合性能的前提下，增加镁合金产品在其中的比重则成为车辆轻量化的重要手段之一。轮毂作为车辆的重要运动部件，它的轻量化不仅可以提高驾乘舒适度和车辆动力学性能，而且可以节能降耗、减少废气排放。但现有镁合金轮毂制备工艺中，无论是锻造法还是铸造法，镁合金都需要在熔融状态下成形，在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，生产难度很大，制造成本过高，同时，其强度、韧性和疲劳强度还有待进一步改善，目前国外汽车制造商只限用在跑车或概念车中。本公司根据镁合金轮毂的结构特点，提出以超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂方法，将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，避免了熔融成形的不足，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好，成形工艺简单，成本低，9JWKFFWVGTYMJG运动部件每减轻1，可节油2，而每节省1L燃料可减少CO2排放215G。所以车辆轻量化发展是时代发展的一个必然趋势。另一方，随着车辆需求的不断增多，车辆所需的金属材料如钢铁、铝等也与日俱增，据统计，全球铁、铝等资源的储藏量只够使用100300年，而在我国，铁的储藏量不丰富，铝土矿的品质又不高，所以寻求一种新的替代材料，成了刻不容缓的事情。20镁合金是现己知的最轻金属结构材料，由于其众多优点，逐渐成为车辆轻量化发展中的主要研究对象。与钢、铝相比，镁合金具有如下优越特性镁合金密度小，只及钢铁的1/4，铝合金的2/3，应用于车辆零部件上能有效降低重量，节省能源。比强度很大，略低于比强度最高的纤维增强材料。比刚度与铝合金、钢铁基本持平，远高于工程塑料。阻尼性能好，吸震能力强，具有极佳的减震性，其减震性能比铝高30倍，比钢高近60倍，用在车辆上可提高安全性和舒适性。导热性好，稍逊色于一般铝合金，是工程塑料的300倍，且温度依赖性低，可用于制造要求散热性能好的电子产品。在惰性气体保护下，镁合金的机械加工性好制粉、切割，适合于压铸成形而且具有薄壁铸造性能，最薄可达045MM。镁合金线收缩率很小，尺寸稳定，不易因环境改变而改变相对于工程材料。镁合金可全部回收利用，被誉为“21世纪绿色金属结构材料”。另外，镁在地球上的储量非常丰富，约占地壳总重量的2，而中国的镁资源储量更是位居世界首位，镁产量占约世界总产量的70。尽管镁合金轮毂具有很多优点，但是目前在汽车工业中，镁合金轮毂的应用量还远远不及铝合金轮毂。除了在赛车和少量的概念车应用外，其它车型应用的很少，限制镁合金轮毂规模生产的主要因素是由于成形工艺的限制，生产成本过高，价格约比铝合金轮毂两倍。目前，镁合金轮毂的成形工艺可分为锻造法和铸造法两类。镁合金轮毂的铸造成形工艺很多，压铸是目前应用最广泛的镁合金成形方法。目前有报道的生产镁合金轮毂的方21法有重力浇注、真空压铸、低压铸造等。铸造镁合金轮毂的缺陷普遍为缩松和铸造裂纹。这些缺陷的形成由凝固过程中的补缩不够和收缩应力引起。并且由于压铸设备昂贵，产品性能较差，不能满足使用要求；而锻造轮毂的晶粒流向与受力方向一致，其强度、韧性和疲劳强度均显著优于铸造轮毂。但是锻造轮毂的最大缺点是生产工序多，生产成本远高于铸造轮毂，因此常用于赛车。本公司根据镁合金轮毂的结构特点，提出一种超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂方法，将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好。同时，镁合金材料不需要熔溶成高温液态，简化成形工艺，降低成本。（2）项目的基本原理图11轮毂剖面图图11为本公司生产的镁合金汽车轮毂的示意图，可见轮毂为非直壁的圆筒件，底部有风孔且具有弧度，形状复杂，轮辋部分与轮胎配合，精度要求高，轮毂壁厚较薄，孔深较大，很难一次成形；并且轮辋部分为双杯形件，需要设计合理的方法以成形出大小圆筒。本项目采用复合挤压加减薄挤压方法，并设计了一套镁合金汽车轮毂精密成形装置（详见创新点中图32），采用复合挤压可得到厚壁大圆筒及小圆筒，然后减薄挤压大圆筒，后续工序再得到筒壁的弯曲形状。工序为下料复合挤压大小圆筒减薄挤压翻边或22者旋压轮辋机加工连皮及余料表面处理。如图12图12本产品挤压成形工序2、目国内外研究开发现状（1）镁合金在车辆中的应用现状据统计，到目前为止，汽车中已有60多个零部件采用了镁合金。其中仪表盘基座、座位框架、方向盘轴、发动机阀盖、变速箱壳、进气歧管、汽车车身等7个部件镁合金的使用率最高。就其使用部位性质的不同，可分为壳类和架类两类零件。壳类零件主要包括汽缸盖、离合器壳、变速器壳、滤油器壳、空气滤清器壳、分动器壳、增压器壳、灯罩等。架类零件包括方向盘、仪表盘、风扇架、挡泥板架、踏板托架、转向支架、刹车支架、灯托架、座椅架、轮毂等。北美是汽车用镁量最大的地区，其次是欧洲、日本和韩国。在北美一些车型上，镁合金用量大约为58263KG/辆，美国通用、福特、克莱斯勒等三大汽车公司用镁量均呈逐年增长趋势。在欧洲一些车型上，镁合金用量大约为93203KG/辆。在国内，上海汽车公司最早将镁合金应用在汽车上，目前桑塔纳轿车镁合金变速器外壳年用镁量达2O00T以上。东风汽车公司开发的轿车用非承重镁合金零件有变速箱壳、离合器壳、变速箱盖等，其中镁合金变速箱壳体质量仅为33KG，取代了4SKG的铝合金壳体，年产量达到6万件。长安汽车公司生产的变速器、上下箱体延伸体和缸罩等7种零件己通过台架试验和道路试验，2008年已大批量装车进入市场。232镁合金轮毂的发展与应用现状镁合金在汽车轮毂中的应用较其他汽车零部件晚，近年来，在跑车和概念车中得到了应用，如福特汽车公司于2000年推出的轻质概念车P2000采用了3IKG的压铸镁合金轮毂，比钢板冲压轮毂轻5KG日本轻金属株式会社用充氧压铸法成批生产了AM60镁合金汽车轮毂，重量减少了15意大利的菲亚特FIAT和美国的道屋DOW公司合作，选用AM60A合金生产出了压铸镁合金车轮，可满足使用要求美国通用汽车公司研制的AM60B压铸车轮，有德国的在轮胎被扎穿后仍能以不高于48KM/H的速度行驶，汽车不受损害。镁合金其它还BBS公司、英国的DYMAG公司、意大利的GRIMECAM公司等都有生产应用于轿车的镁合金轮毂。表11显示了采用镁合金轮毂的部分汽车公司及其车型汽车公司车型轮毂生产公司法拉利F355及F50法拉利自产镁合金轮毂保时捷91IGT2001CARRERAGT2003BBS公司生产的锻造镁合金轮毂宝马Z22宝马自产镁合金轮毂通用CORVERRECDYMAG公司生产的铸造镁合金轮毂马白达RX7MAZDASPEED与RAYS公司合作开发的MS01MAG锻造镁合金轮毂目前在我国关于镁合金在轮毂的报道较多，但多集中在研究机构采用有限元方法对轮毂进行研究，据我们调查发现，国内已有几个厂家进行了镁合金轮毂的研究，但由于制备工艺的限制，轮毂强度、品质和成本方面还需进一步完善，目前，还没有市场推广应用。综上所述，镁合金轮毂的应用量还远远没有赶上铝合金轮毂，除了在赛车上应用较多外，在各大汽车厂推出的概念车上也配备镁合金轮毂，但在批量生产的车型中应用却不24多。制约镁合金轮毂大规模应用的原因主要是价格原因，镁合金轮毂的价格约比铝合金轮毂高1倍。造成镁合金轮毂价格高的因素包括原镁价格及成形工艺等。（3）镁合金轮毂的成形工艺研究现状目前，镁合金轮毂的成形工艺可分为锻造法和铸造法两类。镁合金轮毂的铸造成形工艺很多，压铸是目前应用最广泛的镁合金成形方法。目前有报道的生产镁合金轮毂的方法有重力浇注、真空压铸、低压铸造等。铸造镁合金轮毂的缺陷普遍为缩松和铸造裂纹。这些缺陷的形成由凝固过程中的补缩不够和收缩应力引起。并且由于压铸设备昂贵，产品性能较差，不能满足使用要求；新兴的触变铸造成形，由于生产成本高，难以推广应用。而锻造轮毂的晶粒流向与受力方向一致，其强度、韧性和疲劳强度均显著优于铸造轮毂。但是锻造轮毂的最大缺点是生产工序多，生产成本远高于铸造轮毂，因此常用于赛车。国际镁协会指出，虽然铸造镁合金日前占主导地位，但经过挤压、锻造、轧制等塑性变形加工工艺加工的镁合金产品具有更高的强度、延展性和更多样化的性能。因此镁合金的塑性加工技术的发展对于镁合金的大规模使用具有决定性的作用。但镁合金的室温塑性低，因此在低温下变形时，容易产生裂纹等缺陷。解决这个问题的主要方法是选择最佳的变形温度和变形速率及变形程度。本公司根据镁合金轮毂的结构特点，提出采用热挤压的方法成形轮毂形状，可以降低成形载荷，简化成形工序，获得机械性能较好的轮毂制件。3、项目主要内容及创新点（1）项目主要研究内容及技术路线本项目主要的目的是选择最佳成形方法和成形工艺参数，使镁合金在该条件下，具有良好的塑性、流动性和较低的变形抗力，能够由铸坯直接成形出复杂形状的轮毂零件，制品不仅具有良好的综合力学性能，还能显著降低生产成本。在制备工艺中，25研究内容之一塑性镁合金轮毂挤压成形工艺研究国外己采用镁合金制造汽车轮毂。其工艺有低压铸造法、重力浇铸法、以及模锻旋压法等。前两种工艺对制成的车轮分子晶粒粗大，缩松缩孔多，报废率高；后一种模锻、滚压、旋压工艺，在品质上有很大突破，制作的轮毂强度，韧性度有极大提高，但制造成本高，其工序多，模具多，而且设备要求高，生产的镁合金车轮价格高昂，只能用于赛车和高档轿车，很难进入普通汽车中应用。而国内目前较少有厂家生产镁合金轮毂，工艺技术上采用的仍是低压制造法和重力浇铸法。塑性挤压成形的方法与低压制造法和重力浇铸法相比具有无可比拟的优越性，该工艺中镁合金材料不需要熔溶成高温液态，而是将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制品不仅具有良好的综合力学性能，还能显著降低生产成本。本公司设计了多种塑性挤压成形工艺方案，首先是反挤压加减薄挤压法，先反挤压成形厚壁轮辋即大圆筒，然后进行减薄挤压一次成形筒壁及小圆筒，后续工序再得到筒壁的弯曲形状。在实际的实验中发现，反挤压加减薄挤压方法的缺点是反挤压厚壁件的壁部高度不均匀；后来设计了复合挤压加减薄挤压方法为，并通过不断的优化改进，先进行复合挤压，限制大圆筒高度，首先得到大圆筒，不限制小圆筒高度，以防止闭式挤压的发生。再进行减薄挤压，使用限制环限制小圆筒高度，得到小杯形。重新设计中间挤压件尺寸，将复合挤压件中小杯形的部分坯料预留在大杯形一侧，在复合挤压时不考虑小杯形的成形尺寸；第二步减薄挤压件小杯形尺寸设计精确，这样不仅可以防止挤压过程中采用闭式挤压，而且第一步充不满的小杯形可以在第二步工序得到。挤压变形时变形抗力小余120MPA，有利于延长模具使用寿命，成形载荷约为3000KN，所以不需要成形公称力很大的挤压设备，有利于降低生产成本及制造方法的推广。26研究内容之二镁合金轮毂防腐蚀研究用镁合金来制造汽车车轮，是汽车轮轻量化的重要途径，既节约能源消耗又减少废气排放。但是镁合金电位标准仅273V，与其他导电材料长期接触，易产生电位差，发生电化学腐蚀，因此严重影响镁合金车轮在汽车上的应用。在现有关于轮毂涂层的报道中，在毂部的螺栓连接孔内设有与连接孔形状一致的套管状金属镶件，螺栓连接孔和套管状金属镶件之间设有绝缘介质层，介质层可以涂敷在螺栓孔的内壁上，也可以使用绝缘介质套，在毂部安装面的外缘设凹槽或凸棱，来固定弹性介质圈，该方法对不动物件或静止状态下的物件使用介质层和介质圈，能够起到和隔绝电位差造成的电化学腐蚀作用，但作为车轮，在螺栓拧紧状况下介质层受挤压变薄，一股的介质材料难以承受多次反复的紧松挤压，为之金属套管随介质层变薄而脱落，难以长期保护镁合金轮毂的电位差，又如装配接触面，外设凸棱或凹槽来固定介质圈，车轮是动态物件又受外界聚冷聚热环境变化，特别要承受由刹车毂发热传递到安装面的高温热量，很快使介质圈膨胀松动而脱落，该技术工艺也存在一定的缺陷。本公司为了解决镁合金轮毂的电腐蚀防护方面存在的工艺、技术上的问题，提供一种保护镁合金轮毂的凸台齿形垫和方法，采用凸台齿形状或无齿形状铝合金垫，经过微弧氧化处理成不导电物体，嵌入同样经过微弧氧化成为不导电物体的镁合金轮毂预镶孔内，解决了电位差引起的电腐蚀问题。研究内容之三研究合金不同变形条件温度、速度和变形量时对组织变化，以求得到最佳挤压工艺条件，保证轮毂的质量温度和挤压速度是影响挤压变形的两个重要参数。在本项目中确定挤压温度时主要考察以下因素合金塑性图与合金状态图，确定合金最佳塑性温度范围和相变情况，避免在多相和相变温度下热加工；保持温度下降不超过该合金受塑性制约的临界温度，尽可能27降低变形抗力，减小挤压力和作用在模具上的载荷，以免塑性降低产生裂纹；保证金属最大的流出速度；保证挤压时金属不黏结模具，避免由此产生制品表面质量恶化现象保证制品组织均匀和力学性能最佳；保证制品温度分布均匀，保证制品尺寸精度；考虑铸锭冶金学特点。本项目在确定轮毂挤压工艺的过程中，利用金相显微镜和透射电镜，对不同变形条件温度、速度和变形量下镁合金微观组织的观察，通过对合金变形过程的组织变化、动态再结晶的形核机制以及变形条件对材料组织变化的影响规律。图21为同一变形速度下不同温度的变形组织；图22360时不同应变速率下的金相组织；图23变形量对材料组织的影响；A280B360C440图21为同一变形速度下不同温度的变形组织图22360时不同应变速率下的金相组织28A原始试样B02C04D07图23360以应变速率102S1进行不同变形量的压缩研究内容之四通过对挤压过程的模拟，分析镁合金轿车轮毂的温挤压成形过程以及模具结构和工艺参数对挤压过程的影响规律，研究轮毂挤压成形过程中金属的流动规律，根据模拟结果对模具结构及成形工艺进行优化。本项目通过对复合挤压工艺进行了模拟，主要对金属流动规律、应力分布规律、应变分布规律、节点速度分析、行程载荷分析；下面列举了部分模拟结果。图24点示踪结果（金属流动）29图25应力分布模拟结果图26复合挤压行程载荷图图27凹模径向载荷图研究内容之五镁合金轮毂挤压控制系统设计针对本项目产品挤压成型工艺的特点，设计了一套自动控制系统，实现在制备过程中对温度、压力、参数设定等整个系统各设备单元集成的关键参数、信号判断正常、各工艺动作参数（时间、压力等）智能控制，保证了镁合金轮毂产品质量的稳定性和生产速率。增个控制流程如下所示。30开机画面加热系统定位系统上下左右前后位置调整停止按钮加热炉控制加热炉开启正常开温紧急升温设定加热炉加热温度加热速率镁合金温度控制成型装置加热器设定加热器加热温度加热速率电源开启压力系统压力机控制中心操作系统监控系统压机的运行方式选择及单步手动运行操作压机实时运行状态位置和参数实时数据曲线PLC监控增个系统I/O状态的实时监控报警显示系统报警消息及状态的显示输入参数设定重要参数和系统参数的分级输入口令设定系统安全口令等级设定31技术路线图A项目创新点创新点一提出了一种超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂的新工艺，实现了镁合金轮毂在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，避免了镁合金在高温熔融状态下形成工艺复杂、成本高等不足，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好。该技术已获得了发明专利，（CN101780516A镁合金汽车轮毂精密成形装置及其成形工艺）国外己采用镁合金制造汽车轮毂。其工艺有低压铸造法、重力浇铸法、以及模锻旋压法等。前两种工艺对制成的车轮分子晶粒粗大，缩松缩孔多，报废率高；后一种模锻、滚压、旋压工艺，在品质上有很大突破，制作的轮毂强度，韧性度有极大提高，但制造成本高，其工序多，模具多，而且设备要求高，生产的镁合金车轮价格高昂，只能用于赛车和高档轿车，很难进入普通汽车中应用。除此之外，上述方法需要镁合金在高温熔融状态，在生产和应用中还存在着诸多缺点，如由于镁元素活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，生产难度很大镁合金的耐蚀性较差，高温强度、蠕变性能较低等诸多问题，严重阻碍了镁合金产品的生产。塑性挤压成形的方法与低压制造法和重力浇铸法相比具有无可比拟的优越性，该工艺中镁合金材料不需要熔溶成高温液态，而是将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制品不仅具有良好的综合力学性能，还能显著降低生产成本。但镁合金的室温塑性低，因此在低温下变形时，容易产生裂纹等缺陷。解决这个问题的主要方法是确定塑性挤压成形工艺和选择最佳的变形温度和变形速率及变形程度。本公司设计了多种塑性挤压成形工艺方案，首先是反挤压加减薄挤压法，先反挤压成32形厚壁轮辋即大圆筒，然后进行减薄挤压一次成形筒壁及小圆筒，后续工序再得到筒壁的弯曲形状。如下图31所示。图31反挤压加减薄挤压成型工艺在实际的实验中发现，反挤压加减薄挤压方法的缺点是反挤压厚壁件的壁部高度不均匀；后来设计了复合挤压加减薄挤压方法为，并通过不断的优化改进，先进行复合挤压，限制大圆筒高度，首先得到大圆筒，不限制小圆筒高度，以防止闭式挤压的发生。再进行减薄挤压，使用限制环限制小圆筒高度，得到小杯形，将复合挤压件中小杯形的部分坯料预留在大杯形一侧，在复合挤压时不考虑小杯形的成形尺寸；第二步减薄挤压件小杯形尺寸设计精确，这样不仅可以防止挤压过程中采用闭式挤压，而且第一步充不满的小杯形可以在第二步工序得到。挤压变形时变形抗力小余120MPA，有利于延长模具使用寿命，成形载荷约为3000KN，所以不需要成形公称力很大的挤压设备，有利于降低生产成本及制造方法的推广。在确定挤压工艺后，对成型参数进行了优化研究，最终确定了如下制备方案1将镁合金铸棒片料放入加热炉内预热加温，温度控制在180450，根据片料大小，加温时间适当增减，每增大一寸，加温时间增525分钟，均匀加温，保温L2小时，防止过烧。2将精密成形装置的预成形凸模、成形凸模、圆桶形模床及下模型芯分别通过L形加热器，使这四部份装置升温180450范围，恒温2040分钟。3将预成形凸模、成形凸模、下模型芯以及模腔表面全部敷涂或喷刷润滑剂。334将加温后的镁片或镁锭片放入成形滑块的导向定位口内，压机将预成形凸模对镁片或镁锭片进行预压成形，之后将预成形凸模提升并由推拉油缸移动至将成形凸模位置进行成形挤压。5接上一步，当油压机挤压时，根据温度、速率、投影面大小，不断调整挤压力和挤压速度。6通过液压机挤压成近净值毛坯镁合金车轮后，启动脱模区设有的顶杆机构，使成品脱离下模型芯及成形滑块，即可取出。7将近净值的镁合金车轮轮毂毛坯，由机加工切削完成，再进行微弧氧化涂装处理。创新点二设计了一种镁合金汽车轮毂精密成形装置，采用预成形凸模和成形凸模结合在一起对轮毂条幅一次成形，无需后续再冲挤加工，解决现有镁合金轮毂在铸造过程中缩松缩孔以及冷隔、分子结晶粒粗大等的问题。该技术已获得了专利（ZL2009203101403，镁合金汽车轮毂精密成形装置）34本产品加工成型设备塑性挤压成形的方法与低压制造法和重力浇铸法相比具有无可比拟的优越性，该工艺中镁合金材料不需要熔溶成高温液态，而是将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制品不仅具有良好的综合力学性能，还能显著降低生产成本。目前国内外多处于理论的研究阶段，在现有的挤压成形设备中，国外报道了一种固态热挤压成形设备（如32所示），实现了挤压一次成形，工艺简单，但该方法在实际生产中出现了一些不足。353凸模；4上模板；5导套；6右半模；7导柱；8温度控制器；11凹模垫板；18压板；22凸模固定板；14下模板；16凹板；19左半模；20型腔加热器；图32现有挤压成形装置结构示意图（1）其装置上凸模与下凸模定位，采用的是导柱导套定位，该定位方法，在冷冲模中适用，在热挤压模中并不合理，因为模具受热传递后，膨胀系数不一，导柱无法扦入导套，因为导柱、导套的间隙较小，要扦入必须扩大导套孔经，如此定位将产生偏移。（2）运用左右两半分模法，制造的模架相对较大，自锁力度差，挤压时易产生大量飞边。（3）左右两半分模法，顶杆的力向上通过销轴向外翻转提取产品，该结构要求复杂，给装配和维修带来不便。（4）加热器的使用在凹模内，受上升、翻转、下落，多次反复加热器容易折断损坏，加热器在上凸模的外围加热中心受热渗透缓慢，难以加到理想温度，而凸模外围热量不断散发，浪费了电能。（5）该装置挤压的车轮无条幅、形状，需后加工切削或冲挤等工艺来完成。（6）该装置挤压的车轮由于导柱导套难以精确定位，造成偏移，使毛坯车轮轮毂壁厚薄不均匀，材耗大，增加了余量，成本高。36针对于现有设备不足，本公司开发出一种镁合金汽车轮毂精密成形装置，结构如33所示。1上模轨道垫板，2预成形凸模，3成形凸模，4凸模隔热层，5上模连体座板，6凸模固定套，7可移动轨道，8推拉油缸，9L型加热器；10圆桶形模床，11成形滑块，110导向定位口，12轮毂产品，13下模型芯，14下模座，15下垫板，16导杆，17下模固定托板，18顶杆托板，19下顶杆，20圆桶形保温装置，21圆桶模床加热器，22冷却水循环系统。图33镁合金汽车轮毂精密成形结构示意图图34M处放大图与现有挤压成形设备相比，本产品具有如下特点（1）将半成品凸模和成品凸模结合在一起，将两套凸模的工作合二为一来完成，减少产品的周转和模具制造成本，加快了成形速度；成形后车轮带有条幅，后续加工余量减少，获得近净值精密成形件；更换条幅花样方便，只要更换一个成品上凸模就可以获得。37（2）该装置采用推拉油缸、道轨导向，使用方便快捷，调换凸模速度快，经半成品凸模压形后能快速进入成品凸模成形。（3）采用圆桶状模床，模具容易加工，体积紧凑，自锁力度强，内设置四块斜滑块，自锁装置和顶出机构装置，车轮成品后顶出方便。（4）采用L形或7字形电热管加热器，将加热端扦入凸模体内、圆桶形模床体内，以及下模型芯内，加热快且节电，而另一端连接温控仪监测，可有效地进行监测和控制。（5）设有凸模隔热层和下模隔热板，圆桶形模床外加圆桶形保温装置，阻止热量散发，节约大量电能。（6）为防止模具加温过程中油温受热过高，在上模轨道垫板、下垫板中设置了水循环冷却系统，保护了油缸油路正常运作。创新点三提出了一种保护镁合金轮毂的凸台齿形垫加工工艺，解决了镁合金轮毂长期与导电材料接触，易产生电位差，发生电化学腐蚀等不足，延长了轮毂的寿命。该技术已获得了专利（CN101780749A，ZL2009203102158保护镁合金轮毂的凸台齿形垫及其加工工艺）用镁合金来制造汽车车轮，是汽车轮轻量化的重要途径，既节约能源消耗又减少废气排放。但是镁合金电位标准仅273V，与其他导电材料长期接触，易产生电位差，发生电化学腐蚀，因此严重影响镁合金车轮在汽车上的应用。为解决镁合金车轮使用的电位差问题，曾采用热喷涂、电喷涂、表面激光处理，以及物理化学气相沉积等手段。但是汽车车轮是比较复杂结构零件，而且经常需要拆卸，安装动态频率较高，在螺栓尾部接触面和轴心定位孔接触面容易磨损和损坏。因此，使用耐磨、耐挤压的绝缘材料作镁合金车轮保护层是十分必要的。在现有关于轮毂涂层的报道中，在毂部的螺栓连接孔内设有与连接孔形状一致的套38管状金属镶件，螺栓连接孔和套管状金属镶件之间设有绝缘介质层，介质层可以涂敷在螺栓孔的内壁上，也可以使用绝缘介质套，在毂部安装面的外缘设凹槽或凸棱，来固定弹性介质圈，该方法对不动物件或静止状态下的物件使用介质层和介质圈，能够起到和隔绝电位差造成的电化学腐蚀作用，但作为车轮，在螺栓拧紧状况下介质层受挤压变薄，一股的介质材料难以承受多次反复的紧松挤压，为之金属套管随介质层变薄而脱落，难以长期保护镁合金轮毂的电位差，又如装配接触面，外设凸棱或凹槽来固定介质圈，车轮是动态物件又受外界聚冷聚热环境变化，特别要承受由刹车毂发热传递到安装面的高温热量，很快使介质圈膨胀松动而脱落，该技术工艺也存在一定的缺陷。针对上述的不足，本公司设计了一种保护镁合金轮毂的凸台齿形垫，是在成形的凸台齿形垫与轮毂上的孔相镶的外壁设有微形齿，经过微弧氧化表面处理，成为绝缘体，镶入经过微弧氧化处理的镁合金轮毂的中心定位孔或螺栓连接孔的预镶孔内；当车轮定位轴和轮毂连接螺栓旋入其中后，旋入件结合面接触的是经过微弧氧化后的铝合金齿形垫，与镁合金轮毂不会产生电位差，消除了电位差引起电化学腐蚀；凸台齿形垫的微形齿与中心定位孔、预镶孔内壁齿形面紧密咬合后，消除了打滑现象，增加了凸台齿形垫扭力强度。1镁合金轮毂；11中心定位孔；12预嵌孔；2定位孔凸台齿形垫；21微型齿条；22圆形端板；3圆形凸台齿形垫；39图34保护镁合金轮毂的凸台齿形垫预计项目完成时达到技术指标（1）在较低温度下，不需要将镁合金金属熔溶成高温液态，制备分子结晶得到细化纤维分布均匀的镁合金轮毂。本项目采用超塑性成形工艺，镁合金材料不需要熔溶成高温液态，而是将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀。制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好。（2）在力学性能上，镁合金材料制造的轮毂超过了铝和钢，解决镁合金轮毂的耐氧化及电腐蚀。采用热胀冷缩原理，将经加工后的轮毂、螺孔负尺寸放入烘箱加温到150200，然后放入常温经过微弧氧化的铝合金齿垫。已成绝缘体、使轮毂冷却后，齿形垫被紧紧卡在轮毂孔内。这样上下螺栓一直与铝合金绝缘垫接触，解决了镁合金轮毂与钢螺栓接触而产生的电位差，可使镁合金轮毂长期使用。项目完成主要技术性能参数如下名称指标产品密度G/CM3181抗拉强度MPA310延伸率8布氏硬度HB（5/250/30）60项目实现的质量标准类型、标准名称40GJB2351航空航天用铝合金锻件规范GB/T3487汽车轮辋规格系列GB/T15704轿车车轮冲击试验方法QC/T484汽车油漆涂层GB/T228金属材料室温拉伸实验方法GB/T231金属布氏硬度实验方法通过本项目实施企业新获得的相关证书情况通过本项目实施，企业新获得的相关证书情况质量认证体系证书已通过ISO9000质量认证。国家相关行业许可证无专利证书获得2项证书技术、产品鉴定证书无其它无（三）项目技术成熟度1、项目技术成熟性项目目前所处阶段中试现阶段本项目直接参与人数25人项目产品销售情况试销关键技术成熟性分析41镁合金轮毂已经处于中试生产阶段，目前涉及的关键技术已解决，并申请了4项专利，其中两项发明专利。（1）解决了镁合金轮毂的超塑性成形工艺，以及模具制备和安装。（2）已经解决镁合金轮毂的耐腐蚀性和耐氧化工艺。制造的镁合金轮毂样品已通过国家机动车质量监督检验中心测试，各项指标均优于标准要求，并经重庆长安汽车股份有限公司用于车辆行驶试验，得到较为满意的答复，已达成了5000支订货意向，同时，已有多家汽车厂商与本公司达成了初步的订货意向。2、项目实施风险及应对措施技术风险目前本项目的关键技术已解决，已经生产出商品化样机，并通过了权威部门的检测，各项指标符合企业标准的要求。并经用户单位使用，反映效果良好。本项目技术已经基本成熟，因此，本项目技术风险很小。资金风险本项目总投资405万元，需新增资金280万元，后续资金部分一方面本公司已有部分货币资金，另一方面本公司已开始盈利并能持续获利，在得到国家和地方创新基金支持后可以保证项目的正常实施因此，项目的实施对企业的资金风险较小。市场风险本项目市场需求迫切、容量大，填补了国内空白，技术达到国外先进水平，市场竞争力强。本公司结合本产品的价格和售后服务优势，同时提高产品的品质，加大产品的研发力度和资金投入，提高产品的核心竞争力，增强产品的市场抗风险能力，力争以高品质的产品、高水平的技术支持和高效率的优质服务。因此，项目实施对本公司的风险较小。政策风险本项目产品填补了国内空白，符合国家产业发展方向，并有望出口创汇，属指南三（一）1（2）交通工具轻量化用铝、镁、钛轻合金材料制品及深加工产品重点支持范围，因此，不存在政策风险。42（四）项目产业化1、项目产品特性（1）产品形态工业产品（2）产品用途本项目产品为汽车轮毂，可广泛应用在高中档汽车。2、项目现阶段效益情况本项目产品累计销售收入10万本项目产品累计销售利润12本项目产品累计缴税总额06本项目产品累计创汇03、项目产品生产方式及产业化条件（1（生产方式自己加工（2（项目现有的生产、加工条件；序号设备名称数量1专用磨床42超精设备43冲床24硬度计15粗超度测量仪16金相试验仪17大型液压机1438数控机床19涂装线1（3（项目产业化还需添加的设备、仪器、需要完善的生产条件序号设备名称数量1专用磨床22超精设备123冲床64硬度计15粗超度测量仪16金相试验仪17大型液压机28数控机床29涂装线14、产业化实施计划项目完成时所处的阶段完成时项目产品销售情况执行的标准批量生产批量企业标准第一阶段，2011年5月2011年12月，完善工艺和设备调试，进一步提高工艺技术和设备的性能指标。新增投资135万元，实现销售收入130万元。第二阶段，2012年1月2012年12月，开拓市场，投入资金140万元，实现销售收入420万元。第三阶段，2013年1月2013年5月，拓展市场，实现销售收入520万元。全面完成计划技术经济指标，准备国家创新基金验收。44四、项目产品市场与竞争（一）市场概述1、项目产品市场概述及需求情况经过近30年的努力，特别是过去10多年国家汽车生产和消费政策的调整，我国汽车产业呈现爆发式增长，产销规模在19992010年的10年间保持了20以上的年均增幅。目前我国已跃居世界第二大汽车消费国和第三大汽车生产国。2010年，我国汽车产销分别为122658万辆和122304万辆，同比增长4159和4239。中国汽车工业总体发展趋好。中国汽车行业前景广阔，预计我国汽车产量2011、2012年将持续保持增长，预计增长率在19至20之间。在2015年左右国内汽车销售有望超过美国，成为第一大汽车消费市场。到2020年，中国本土汽车产量将达到2000万辆左右，其中两成产品将进入国际市场。为了节能降耗、减少废气排放、提高驾乘舒适度和车辆动力学性能，现代汽车、摩托车等交通工具正在向轻量化方向发展。从结构材料的角度出发，实现车辆轻量化的主要手段是采用具有高比性能的轻质材料替代传统材料。据有关资料显示汽车的一般部件质量每减轻1，可节油1运动部件每减轻1，可节油2，而每节省1L燃料可减少CO2排放215G。所以车辆轻量化发展是时代发展的一个必然趋势。另一方，随着车辆需求的不断增多，车辆所需的金属材料如钢铁、铝等也与日俱增，据统计，全球铁、铝等资源的储藏量只够使用100300年，而在我国，铁的储藏量不丰富，铝土矿的品质又不高，所以寻求一种新的替代材料，成了刻不容缓的事情。45在车辆上采用镁合金轮毂能达到轻量化的目的，与铝合金轮毂相比,质量减轻30左右。除此优点以外，还有以下优点高减震性能镁合金具有良好的阻尼性能，使用镁合金轮毂可以减少汽车引擎、悬吊托架及变速箱的震动，提高其使用寿命；同时还提高了汽车行驶过程中的平稳性、安全性、舒适性。高热传导率镁合金轮毂具有高热传导率，可以降低煞车系统温度，延长煞车轮毂的使用寿命。汽车性能提高较轻的镁合金轮毂可以提高汽车的提速和刹车性能。改善燃油效率和降低污染使用镁合金轮毂可减轻1525的汽车质量，可提高燃油效率，降低污染。高的刚性要达到铝合金轮毂同样的刚度,镁合金轮毂的壁厚约为铝轮毂的117倍,而其质量仅为铝轮毂的78,因此可以通过增加壁厚来提高其刚性,当受到障碍物冲击时能更好地保持轮毂形状,从而提高轮胎寿命。回收利用性好镁合金可以从废品、废料的再生资源中获得，并且可进行100的回收利用，镁在产品寿命周期的每一个阶段都有很高的利用价值。由于镁的熔点低，镁废料再生对能源要求也较低，镁的再生比塑料和铁等其它材料的再生需要少得多的能源用量。本项目产品是镁合金轮毂，符合国家产业发展方向，并可满足汽车行业快速增长的要求，必将为本产品提供广阔的市场前景。2、该产品的目标市场现在，世界知名汽车制造商纷纷采用镁合金零部件改进汽车性能，镁合金在汽车中的应用正在迅速扩展。德国大众汽车公司目前每辆轿车的平均用镁量约为25KG，但是这46一数值将会在很短的时间内改变。大众汽车公司汽车材料研究中心主任弗里德里希博士预计，大众汽车公司的汽车平均每辆车用镁量到2010年可以达到178KG的目标。奔驰公司将镁合金制造的座椅框架用在其SEL型的跑车上；宝马公司的一种双门敞篷跑车车门改用镁制造，与钢结构车门相比，减重75KG。美国汽车业已经广泛应用镁合金，福特汽车公司单车采用30个镁合金压铸件，通用公司采用45个镁合金压铸件，克莱斯勒公司采用20个镁合金压铸件，单车用镁合金2040KG。日本汽车用镁合金的开发和应用也十分迅速，经过研究相继开发了一系列镁合金汽车零部件。车辆轻量化发展已成为一个必然趋势，而在确保车辆综合性能的前提下，增加镁合金产品在其中的比重则成为车辆轻量化的重要手段之一。轮毅作为车辆的重要运动部件，它的轻量化生产有着非常重要的意义。而镁合金由于其众多优点，成为轻量化发展的首选材料。但镁合金在生产和应用中还存在着诸多缺点，如由于镁元素活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，生产难度很大镁合金的生产技术还不成熟和完善，特别是镁合金成形技术有待进一步发展镁合金的耐蚀性较差，高温强度、蠕变性能较低等诸多问题，严重阻碍了镁合金产品的生产。本项目产品填补了国内空白，具有自主知识产权，通过热塑性成型而成，生产成本低，性能已达到国外同类产品先进水平，本公司的目标市场定位在中高端汽车，国外主要市场有美国、丹麦、新加坡、法国、日本、韩国、意大利等国家。典型的客户有，国际十大汽车品牌商法国VALEO公司、荷兰艮普帕茨公司、巴西VEEOR公司、德国EKDN公司、波兰JCAUTOPARTS公司，国内汽车制造商等。47（二）项目产品竞争分析1、项目产品主要竞争者在国内还没有关于镁合金轮毂的制造商，国外供应商有BBS公司、DYMAG公司、MAZDASPEED与RAYS公司，但由于工艺的限制，只用于跑车上使用。2、项目产品性能比较优势企业采用超塑性成形工艺制备镁合金轮毂，存在四点优势（1）、在较低温度下（220380），进行轮毂成形。具有节能降耗等优点，比浇铸成形减少80的碳排放。（2）、与模锻工艺相比，加工工艺较为简单，成本较低。并且采用金属的超塑性成形工艺，使分子结晶得到细化纤维分布均匀。（3）、镁合金的比重（174）是铝合金的64，是钢的25，而强度、韧度高于铝和钢，减震吸震是铝的16倍。（4）、镁合金的比重小于铝合金的64，对实现汽车的轻量化起到重要作用。对实现汽车减排将会有巨大的贡献。产品密度减少产品密度（相当于减轻轮毂的重量），特别是减轻汽车簧下的重量，是减轻车身重量的57倍，采用镁合金轮毂后，对提高汽车的加速性、舒适性、制动性有质的提高。在确保汽车安全性能前提下，达到了轻量化，实现了真正的节能减排目标。与国外同类产品比较指标名称本产品国外同类产品产品密度G/CM318127抗拉强度MPA340250延伸率87价格3000元（500美元）700元483、项目产品的市场优势（1）价格优势目前，有几家国外轮毂厂商，通过浇铸法制造镁合金轮毂，其价格在3000元/支。公司采用超塑性成形工艺制备镁合金轮毂，其质量优于浇铸法制备镁合金轮毂，并且降低了生产成本，目前售价为700元/支。（2）市场优势本公司拥有自己的网站，是中国企业网、国际知名网站GOOGLE（谷歌）和阿里巴巴等网络公司的会员。并在多个国家和地区设有办事处，目前在国内公司已形成二十多个地区的健全的销售网络，在国外市场上，由于公司产品性价比高，公司的产品目前主要出口到美国、印度、丹麦、新加坡等国家和地区。因此，为本产品的市场推广打下坚实基础。五、商业模式（一）项目产品的开发和生产策略（1）、随着汽车的普及，汽车行业得到迅猛的发展，汽车配件同时得以发展。对于汽车中的关键零部件（轮毂），目前多采用铝合金铸造。基于采用铝合金材料制备轮毂的劣势（材料密度大、抗振吸振能力差、韧性低），提出镁合金制造轮毂的构想。当然，构想的提出，有其理论基础（目前，世界上现有高档轿车和赛车采用模锻工艺制备镁合金轮毂）。（2）、根据国家的产业和科技政策，国家支持“交通工具轻量化用铝、镁、钛轻合金材料制品及深加工产品”，为项目开发提供了政策支持；根据镁合金材料的性能，已被证实具备超塑性特性，超塑性温度在220380，在温度下，经挤压的镁合金轮毂，具备优越的使用性能，为项目开发提供了理论依据；根据国内外市场的论证，目前国内没有超塑性成形工艺制备的镁合金轮毂，完全靠国外进口，国外模锻工艺制备的镁合金轮毂价格普遍49较高（500美元/件），为项目开发提供了市场需求依据。（3）以企业现有研发技术、生产人员、生产设备为基础，以产学研为纽带，以工程技术中心为窗口，以产品企业标准为指导，认证贯彻落实ISO900012000的管理理念。以质量求生存，以创新求发展。以高质量、高技术含量的产品，在国内外市场树立形象和品牌，赢得行业认同。生产策略以现有已中试成功的镁合金轮毂的模型为基础，制备少量样品。以检测报告、产品证书为质量依据，向市场提供担保试用说明。以便赢得国内整车生产厂家的支持。根据试用情况，及时进行产品形状或者设计上的调整，以满足产品产业化的需求。对于客户的意见反馈，应及时进行沟通。公司严格按照ISO90012000管理体系，以企业标准为指导，对产品生产进行规范，并且努力采用TS16949的管理体制。加强原、辅材料的质量管理，确保原材料质量稳定。加强生产过程监控，产品成品质量的检测，保证产品质量合格率在99以上。公司加强对生产效率、生产成本控制，以较低的设备和人员投入，创造较大的经济和社会效益。（二）项目产品的市场营销策略市场推广计划（1）公司拥有该项目的自有专利技术，项目产品处于国内领先水平。（2）公司计划印制产品宣传册，向外广泛宣传推荐，并在公司原有销售团队的基础上，成立项目产品的市场开发部，配备专人对项目产品的市场开拓、营销策划、客户需求反馈及广告宣传等方面制定有效的营销策略，以提高公司对国内外市场的快速反应能力。（3）公司构建自己的网络平台，并在ALIBABA、BAIDU等知名网络平台上进行企业宣传。企50业积极参加每年一度的“广交会”，行业博览会及行业技术交流会，进行项目信息交流和宣传。（4）通过以上多种形式的宣传，力争2年内占有国内市场5的份额，5年内占有国内市场10的份额，使项目产品市场占有率稳步提升。产品销售计划本项目产品以国内大型整车制造厂、车辆改装市场以销售重点，项目执行期内（20112015年），销售5万件轮毂，实现销售收入1000万美元。目前，公司已建立包括市场调查与预测、广告宣传、市场推销、客户维护、售后服务在内的机动灵活的营销体系，全面推行销售底薪提成制。在此基础上，制定货款回收与个人利益挂钩，重奖有功销售人员等制度。并在现有销售网络基础上，不断开发新市场，发展新客户，努力拓宽销售市场。建立项目产品用户档案，与用户建立定期互访制度，及时反馈用户信息，改进或提高产品质量，随市场需求更新产品种类，更好地满足市场需求。（三）项目产品获利模式本企业将本项目产品转化为商业价值，转化为现金流的途径或过程直接销售采取内销和外销相结合的方式直接销售获利；配套转让通过与公司现有产品和同类企业配套实现收益；（四）公司治理结构及人力资源规划人力资源是公司最重要的战略资源，人力资源战略规划是人力资源管理理念和机制在公司战略层面上的具体体现。为最大限度发挥人力资源效能，精盾公司在分析人力资源现状的基础上，针对存在问题与薄弱环节，采用现代人力资源管理的新成果，设计公司未来五年的人力资源战略规划方案。511）公司人力资源战略的目标原则培育高素质的第一战略资源公司强烈认识到人力资源是企业战略资源中第一重要的资源。公司要保持常胜不衰，必须造就一支高素质、忠实地执行公司发展战略，实现公司发展目标的员工队伍。2）公司人力资源战略的人才发展原则个人目标与企业目标相结合公司尊重每一个员工，大力鼓励他们制定个人职业生涯计划，引导员工将个人发展目标与企业发展目标结合起来。在蒸蒸日上、欣欣向荣的公司组织中，员工的才智得到充分发挥，个人的理想得到很好实现，个人能力得到不断提高，个人的思想境界和情操持续升华，从而最终造就一支遵纪守法、敬业爱岗、素质优秀、技艺高强的员工队伍。3）公司人力资源战略的队伍建设原则全员人力资源管理精盾公司未来五年重点将做好四支队伍的建设一支有战略眼光、能把握行业政策与市场环境，为企业发展做出宏观决策支持的战略性规划人才队伍；一支功底雄厚、观念创新、时刻追踪前沿技术、能把握并不断丰富企业核心技术的技术骨干队伍；一支善于捕捉行业信息、思想活跃、吃苦耐劳、锐意进取的市场开拓队伍；一支兢兢业业、善于应用现代经营管理手段的复合型管理人才队伍。4）公司人力资源战略选人用人原则德才兼备、竞争选拔公司在人才选择上置“德”于首位，要求公司的人才首先必须爱岗敬业并愿意为公司的事业长期奉献才智；在人才使用上一方面，要建立起竞争上岗制度，逐步做到将绝大部分的生产、研发、营销、行政和管理岗位通过公开竞争上岗来选用人才，机会人人均等；另一方面，要通过建立月度考核与年终考核相结合的方式，来对所有在岗员工进行综合考评，做到能者上、适者留、庸者下、差者走。5）公司人力资源战略的培训原则终身继续教育与学历教育相结合培训是造就一支高素质员工队伍的最重要环节之一。精盾公司要坚持全员的终身继52续教育，以帮助员工不断更新知识，不断提高素质水平。同时，建立业余学历教育制度，要求所有员工在原有的基础上不断提高自己学历层次。第六部分财务分析与企业发展预测一、企业历史财务分析1、近三年财务分析2009年（万元）2010年（万元）增长率/2011年14月总资产648881360900净资产329420277461主营业务收入67171160693净利润3691152841说明本公司发展态势好，企业业绩逐年增长。2、对上年度财务报表中的主要科目进行分析说明（一）资产负债表主要项目注释1、应收账款期末数112086037元账龄期末余额比例1年以内1037485299256合计10374852992562、其它应收款期末数53506557元（1）账龄分析，一年以内。3、应付账款109018956元账龄分析均在一年以内。（二）利润表主要项目注释主营业务收入期末数711086743元53二、项目投融资1、项目投资（单位万元）项目已完成投资总额125万元资金使用情况说明固定资产40万元，研究开发费70万元,流动资15万元本项目实施期间新增投资预算及依据项目计划投资总额405其中项目新增投资额280其中固定资产投资195其中流动资金投资85资金使用方向细目包括固定资产投入、在建工程、研发投入、管理费等依据新增固定资产投资估算表单位万元名称数量金额专用磨床210超精设备424冲床230硬度计12粗超度测量仪16金相试验仪112大型液压机216数控机床225涂装线120合计145新增研究开发费投资预算单位万元序号项目金额1人工费202试验材料费153测试费54培训费5545咨询及信息费56合计50流动资金估算表项目周转天数周转次数11年金额12年金额13年金额14年金额15年金额一、流动资产360