50年前，中國成功研製（zhì）並發射了******顆（kē）人造地球衛星東方紅一號，成為全球第五個自行研製和發（fā）射人造衛星的******。半個世紀以來，特別能吃苦、特別能戰鬥、特（tè）別能攻關和特別能奉獻的中國航天精神，一直在推動著（zhe）中國航天事業的闊步前行，產生的諸多空間技術成果，也帶動了國防（fáng）現代化（huà）建設、國民經濟和科技的進步與發（fā）展。
在50年的發展曆程中，隸屬（shǔ）於中國航天三江集團有限公司的湖北三江航（háng）天紅陽（yáng）機電有限公司（sī）（以下簡稱紅陽公司），始（shǐ）終堅持******利益高於（yú）一切的（de）核心價值觀，不斷自我提升，先後建成了院士專家工作站、******焊接技（jì）術湖北省重（chóng）點實驗室、樹脂基結構與功能材料技（jì）術湖北省工程實驗室、湖（hú）北省管道智（zhì）能焊接成套裝（zhuāng）備（bèi）工程技術（shù）研（yán）究中心和湖北省校企共建中小型船艇動力技術研發中心，並成為中國航天科工（gōng）集團公司複合材料工（gōng）藝研究分中心和焊接工藝分中心的組成單位，從而為企業的健康快速發展集聚（jù）了強大後勁。
近年來，紅陽公司（sī）聯合國內眾多企業、知（zhī）名高校，走出了一（yī）條成功的產、學、研、用聯合發展之路。以紅陽公司為核心的聯合（hé）開發團（tuán）隊，圍繞國產設備和技（jì）術在航（háng）天飛行器大（dà）型複雜結構件製造領域的示範應用工程，突破了（le）功能一體化（huà）結構（gòu）件、異形複合材料結構件等產品生產用關鍵加工裝（zhuāng）備和成套應用技術難關，形成了麵向多型號大型複雜結（jié）構件的（de）製造技術及裝（zhuāng）備應用示範線；突破了國產高檔數控（kòng）裝備規模化、批量化應用瓶頸，在大幅提升紅（hóng）陽公司型號研製能力（lì）的同時，還帶動了國產高檔數控機床與基礎製造（zào）裝備的發展（zhǎn），提升了國產高檔數控裝置在航天領域（yù）的市場占（zhàn）有率，為後續的進（jìn）一（yī）步發展（zhǎn）奠定了基礎。
多方聯合，集智攻關
與紅陽公司緊密合作，眾多國內機（jī）床行（háng）業企業通過聯合攻關，成功開發出一係列滿足航天領（lǐng）域應（yīng）用需求的加工（gōng）裝備，包括（kuò）：陝西（xī）秦川機床集團有限公司研（yán）製出大型立式車銑複合加（jiā）工中心、寶（bǎo）雞機（jī）床集團有限（xiàn）公司研製出臥式數控車削中（zhōng）心、濟南二機床（chuáng）集團有限（xiàn）公司研（yán）製出（chū）大（dà）型五軸龍門機床所需數控（kòng）雙擺頭、武漢重型機床集團有限公司研製出大型數控立式車削中心以及（jí）齊齊哈爾二機（jī）床（集團）有限責任公司研製出（chū）大（dà）型（xíng）龍門複合材料成型裝備；一些新（xīn）生（shēng）力量，如浙江日發精密機械股份有限公司、北京廣宇大成數控機床有限公司和湖南江南四棱數控機（jī）械有限公司等（děng），分別研製出大型高檔數控機床（chuáng）主機以及數控（kòng）擺頭、車銑複合轉台和（hé）搖籃轉台等核心功能（néng）部件、工業機器人等；武漢華工激光工程有限責任公司和武漢銳科光纖激光技術股份有限公司（sī）、哈爾濱焊接研究所和北京自動化研究所等知名企業和研究機構，以及華中科技（jì）大學（xué）、西安交通大學（xué）和南京航空航天大學等重點院校，成功開發出國產大功率激光器、激光（guāng）複合焊（hàn）接裝置以及複（fù）合材料鋪纏頭、複合材（cái）料鋪絲頭和布帶纏繞頭等核心功能部件及控製軟件。
上述所有主機，均采用了武漢華中數控股份有（yǒu）限公司（以下簡稱華中（zhōng）數控（kòng））開發的國產數控係（xì）統，實現（xiàn）了對國產（chǎn）高檔數控機床的五軸、六軸和七軸聯動（dòng）控製及（jí）雙通道多軸聯動控製，所控製機床類型涵蓋：大型龍門立式七軸五聯動車銑複合加工中心、大型六軸雙（shuāng）模式五坐標龍門加工中心、大型複（fù）合材料立式車削中心、國產大功率光纖激光器及焊接機器人、大型立（lì）式八軸控製七軸聯（lián）動鋪纏成型裝備、大型（xíng）臥式纖維纏繞鋪放一（yī）體化成型裝備和大型龍門纖維鋪放布帶鋪纏成型（xíng）裝（zhuāng）備等（děng）。
在設計開（kāi）發、安裝調試和應用驗證過程中，團隊克服了重重困難，突破了三類車銑複（fù）合加工中心、六軸雙模式五坐標龍門、橋式雙驅搖籃（lán）五軸加工中心等高檔數機床所涉及的製造、裝配和調試等各種技術瓶（píng）頸，係統地解決了設備主機結構及運動配置、主軸頭的設計與選型、車銑複合數控雙驅（qū）轉台、高速及重載銑削擺頭、高速銑削複合擺頭及車銑刀（dāo）柄共用、除塵係統及液壓係統設（shè）計等技術難題。同時，******次成（chéng）功地采（cǎi）用了國（guó）產華中數控係統在國產大型立式車銑複合加工裝（zhuāng）備上的應用，實現了（le）車銑複合（hé）裝（zhuāng）備主機（jī）、數控係統和功能部件的國產突破。
國產大型車銑（xǐ）/銑車複（fù）合加工中心裝（zhuāng）備示範應（yīng）用取得成功（gōng），有效提升了公司（sī）係列型號產品研製和批量生產平（píng）台的整（zhěng）體裝備能力，采用國產大腦控製國產機床（chuáng）實現了自主可控的目標。
采用不同構型的車銑複合加（jiā）工中心，提升了係列艙（cāng）體的加（jiā）工效率30%以上。大型鋁合（hé）金/鈦合金（jīn）/複合材料銑車複合加工中（zhōng）心等3種國產高檔數控裝備，彌補了紅陽公司在鈦合金（jīn）、複合材料等航天常（cháng）用材料（liào）切削加工製造裝（zhuāng）備上的能力不足，同（tóng）時填（tián）補了國產大型立式車銑複合及銑車複（fù）合加（jiā）工中心裝備的空白，為（wéi）公司在型號產品研製和批產能力轉型（xíng）升級方麵，奠定了基礎並發揮著重要的（de）作用。
通過多方聯合，集智攻關（guān），不僅創新出了大（dà）型車（chē）銑複合、六軸雙模式五坐標聯動、大功（gōng）率（lǜ）激光器焊接、七軸聯動自動鋪纏與鋪（pù）放、五軸聯動（dòng）高速纏繞等關鍵工藝裝備及（jí）成套技（jì）術，滿足了航天裝備關鍵部件對加工技術的要（yào）求，而且還利用國產數控係（xì）統對一些老舊（jiù）關（guān）重設備（bèi）進行了升級改（gǎi）造，賦予其新的生產力。
總之，國產裝備、國產數控係統、國產核心功能部件及國產刀具在紅陽（yáng）公司的應（yīng）用，保障了航天製（zhì）造的自主可控，提升了國產裝備和（hé）技術在航天領域（yù）的市場占有率。
國產（chǎn）係統，優化可控（kòng）
應用於紅陽公司的（de）一係列國產數控機床，包括大型立式車銑複合加工中心、大型（xíng）立（lì）臥轉換式銑車複合加工中心（xīn）、六軸雙模式五坐標聯動龍門加工中心、橋式雙驅搖籃五軸（zhóu）聯動（dòng）加工中心、立（lì）式車削中心以及複合材料七軸聯動鋪纏一體化（huà）成型機床等，均采用（yòng）了華中數（shù）控的HNC848係列高檔（dàng）數控係（xì）統，實現（xiàn）了國產數（shù）控係統對大（dà）型複雜多軸聯動複合（hé）加工裝備的自（zì）主（zhǔ）可靠控製（zhì），如：大型機床的雙驅8～24m/min高精度控製、五軸聯動插補及五軸剛性攻絲、五（wǔ）軸RTCP控製和空間誤差補償等（děng）。
華中數控的HNC848自動鋪纏控製係統
針對（duì）不同結構的五軸加工中（zhōng）心和車銑複合加工中心而實（shí）現的RTCP標定補償，有效解決了金屬切削類機床麵臨（lín）的複雜運動插補難題。通過攻克六軸RTCP控製關鍵技術，使大型雙柱立式八軸（zhóu）控製、七軸聯動插補的（de）鋪纏一體化成型裝備，在鋪放軌跡的柔順（shùn）性、光順性及（jí）鋪放效率方麵均（jun1）有大幅提升。
國產（chǎn）數控係統優化前後（hòu）的S試件加工對比
車銑複合加工件的測試（shì）驗證
通常，非RTCP控製鋪纏時，鋪纏效率低且軌跡速度（dù）不穩定（dìng），比如，在工件棱角邊緣的（de）鋪纏速度（dù）明顯要慢，在凹（āo）麵的鋪纏速度要高於在凸麵的（de）鋪纏速度。由（yóu）於整個鋪纏過程速度不穩定，導（dǎo）致提速時部分聯動軸會抖（dǒu）動，尤其是旋轉工作台C軸的抖（dǒu）動******明顯。
壓輥過楞緣
壓輥過凹麵
壓輥過凸麵（miàn）
鋪纏過程中壓輥姿態示意圖
此外，由（yóu）於鋪纏表現為（wéi）增材加工的特點，壓輥（gǔn）氣缸浮動行程有限，鋪到（dào）一定厚度後（hòu），需要修改類似於（yú）五軸機床切削的刀具長度，重新生成（chéng）鋪（pù）纏成型程序，從而給操（cāo）作帶來了麻煩。究其原因，主（zhǔ）要是在計算軌跡弧長時沒有考慮機床的結構，係統無法做出合理的速度規劃。
SSTT采集（jí）C軸速度和速度波（bō）動曲線
速度（dù）規劃（huá）曲線擬（nǐ）合誤差（chà）
基於RTCP功能的七軸鋪纏聯動控製，在進行係統內部運動（dòng）學求解運算時，就考慮了機床的運動結構參數，通過在（zài）工件坐標係下進行樣條（tiáo）擬合與速度規劃（huá），使機（jī）床運動更平穩，沒有頻繁的加、減速現象，而且加、減速時也不會出現抖動。由此，提高了各運動軸的光順性，使鋪纏效果和效率更高：當進給量為2000時，鋪纏一（yī）圈的時（shí）間大（dà）約為68秒，而非RTCP控製時的鋪纏時間（jiān）大約需（xū）要110秒。與此同時，RTCP功能允許對（duì）刀具長度進（jìn）行補償，解決了厚度補償的問題，提高了（le）編程效率。
將多軸聯動RTCP控製功能完善到鋪纏軌跡控製程序中，消除（chú）了（le）鋪放過程中的（de）脈衝式（shì）問題，實（shí）現了鋪（pù）放（fàng）軌跡的連貫性與平（píng）順性。自動鋪放數控（kòng）程序通過對（duì）程序點數的進一步優化，實現了更優（yōu）的擬和效果，進一步提高了效率；通過對鋪（pù）放程序的進一步優化，以及設計出適應周向不同位置的張力輸出值，使鋪放速度等參數能動態實現自適應調（diào）整，合（hé）理（lǐ）控製（zhì）不同位置的鋪放質量。
總之（zhī），在華中8型數控係統原有的五軸RTCP基礎上開發的（de）國產數控係統六軸、七軸（zhóu）RTCP功能，為複合材料鋪纏提供（gòng）了（le）優化的控製解決（jué）方案。相對於非（fēi）RTCP控製的加工，在進一步提升（shēng）插補精度的同時，改善了機床的運動學和動力學特性，使（shǐ）機床在滿足工藝要求的（de）前提下，提高了（le）加工效（xiào）率。目前（qián）該技術已成功應用於某型號殼體工件的鋪纏加工（gōng）。
七軸五（wǔ）聯動車銑複（fù）合加工中心
立臥轉換式銑車複合加工中心
六軸雙模式五坐（zuò）標龍（lóng）門（mén）加（jiā）工中心
焊（hàn）割裝備，能力升級
通過聯合（hé）開發，由國產大功率光纖激光器（qì）、國產工業機器人、國產數（shù）控係統及國產激光複合焊接裝置等（děng）構成（chéng）的國產大功率光纖激光機器人焊接係統在紅陽公司建成（chéng），它采用了基於工業機器人（rén）的離線編程軟件係統，使紅陽公司首次實現（xiàn）了某3D打印鈦合金係列艙段的無餘量精密激光焊接。
憑借已（yǐ）經形成的針對鈦（tài）合金、鋁合金和不鏽鋼等3種材料的不同（tóng）厚度激光切割數據庫，以及針對鈦合金、高溫合金和不鏽鋼這3種典（diǎn）型航（háng）天材料的激光焊接工藝參數庫，紅陽公司已將國產大型激（jī）光焊接與切割裝備應（yīng）用於係列型號（hào）產品的鋁合金、鈦合金、不（bú）鏽鋼和高溫合金部件的高效精密切割與無餘量精密（mì）激光焊接應（yīng）用中，實現了公司型號製造裝備平台能力的升級，滿足了新型號（hào）研製與批產（chǎn）的（de）應用需求，有效提升了國產焊接係統（tǒng）在航天領域示範應用的整體能力，在提高（gāo）航天飛行器大型艙體（tǐ）製造能力（lì）的（de）同時，還提高了產品的加工效率和加工（gōng）精度。
大功率（lǜ）光纖激光切割係（xì）統
大（dà）功率光纖（xiān）激（jī）光機器人焊接係統
公司發（fā）展至今（jīn）已擁有一批******的（de）進口設備 : 進口（kǒu）高精密CNC加工銑床，CNC高精密加工車床，北京精密零件加工，進口（kǒu）模型批量（liàng）真空製作機， 高亮（liàng）度uv機，噴漆房，烤漆櫃（guì），圖標文字絲印機，鐳雕（diāo）激光機（jī），噴砂（shā）機，打孔攻絲機、火花機、線切割設備等等。
國內首創，效（xiào）果（guǒ）顯著
國內首台雙柱立式大型數控鋪（pù）纏一體化成型裝備攻克了係列（liè）關鍵技術，擁有較多知識產權的技術創新亮點。如，主機采用湖南江南四（sì）棱（léng）數控開發的立式（shì）雙（shuāng）柱鋪纏主機，提（tí）高（gāo）了新型複合材（cái）料幹（gàn）法鋪纏適（shì）應性；鋪帶頭核心功能部件全部采用（yòng）具有知識產權的南航鋪纏頭；自動鋪纏編（biān）程與仿真采用南航二次（cì）開發的鋪放軟件；采用國產華中數控（kòng）係統HNC848進行八軸控（kòng）製七軸聯動鋪放；配備30m/min高（gāo）速（sù）進給係統，提高異形曲麵鋪纏的適應性，同時，通過RTCP進行控製，有效的提（tí）高了鋪放軌跡的光（guāng）順性和鋪（pù）放效率。
采用雙柱立式大（dà）型數控鋪纏一體化成型（xíng）裝備，其單個艙體（tǐ）鋪纏成型效率由原來的2天縮短（duǎn）為0.5天，效率提高4倍以上（shàng）。鋪纏成（chéng）型餘量由12～15mm縮減為無餘量，原（yuán）材料利用率由30%提（tí）高到75%，同時，在大幅度縮減材料成本的同時，複合材料的切削加工也由固化後的2～3次加工，縮減為隻加工（gōng）開口而無需大麵積切削，複合材料切（qiē）削加工周期由7天可縮短到1天。
通過數控自（zì）動（dòng）鋪（pù）纏成型後，每個艙體材料成本可節約30%約（yuē）6萬元左右，減少一（yī）次加工（gōng）成本約4.5萬元（yuán）左右，累計單件可節（jiē）省成本10萬元。
大型立式七軸鋪纏繞成型機
雙通道五軸纏繞（rào）及七軸鋪放成型機
所研發（fā）示範應用的（de）大型臥式纏（chán）繞（rào）、鋪放一體化成型裝備及大型龍門纖維鋪放及布帶鋪纏裝備，其應用產品對象範圍寬，不僅可以適應傳統（tǒng）的回轉體承力結構與防熱構件的複雜工藝製造，同時可適應未來航天往返高速（sù）飛行器複雜（zá）氣（qì）動外形結構件（jiàn）的鋪纏、鋪放近淨成型，具有非常廣泛的應（yīng）用前景，不僅經濟技術效益巨大，而且對於提高航天領域新型號研製及（jí）航天裝備智能製造具有（yǒu）重（chóng）要的意義。
核心部件，穩步前行
在產、學、研、用的聯合開發中，研發團隊突（tū）破了一係列核心（xīn）關鍵功能（néng）部件（jiàn）技術，包（bāo）括：大型立式（shì）車銑複合雙驅轉台、高速（sù）單擺頭、複合擺動主軸頭、AC雙擺主軸頭（tóu）、雙軸搖籃（lán）數控轉（zhuǎn）台、高速電主軸、激光電弧複合焊槍、非正交三軸布帶鋪纏頭和16絲束纏繞頭等，所有（yǒu）這些核（hé）心功能部件均配套國（guó）產大功率伺服電機、大功率伺服驅動器及國產華中數控高檔型HNC848數控係統，並在示範生產線上得到了充分（fèn）的可靠（kào）性測試及（jí）應用驗證。
主軸擺動頭、車銑複合（hé）轉台、鋪纏、鋪放（fàng）頭等核心功能部件（jiàn）
航天製造、精益求精
針對航天輕量化典型複雜結構件,團隊利用有關項目支持的（de）製造裝（zhuāng）備及******成形（xíng）工藝,形成了以五坐標高速精密切削、激（jī）光切割與精密焊接（jiē）特種成型、複合材（cái）料自（zì）動（dòng）化成型等三大類（lèi）數控裝備及製造工（gōng）藝為核心的（de）示範應用,示範了三大類（lèi）國產裝（zhuāng）備主機、核心功能部件、數控（kòng）係統及成套工藝技術（shù）。在新型航天飛行器係（xì）列大型艙體（tǐ）集（jí）成製造中的示範應用，較（jiào）好地完成了研發的預期目標，克服了成本高昂的瓶頸。
項目團隊開發了車銑複合（hé）加工（gōng）編程（chéng）仿真軟件、工業機器人離線編程軟件、激光焊接變形仿真、異（yì）形艙體鋪纏成型軌跡（jì）規劃設計與（yǔ）鋪纏成型運動仿真（zhēn）、異形艙體鋪放（fàng）編程及工藝仿真等係列軟件，確保了（le）係列複雜產品的高效精密製造質量，提升了製造工藝的整體水平（píng）能力。累計完成係列型號鋁（lǚ）合金、鈦合金和複合（hé）材（cái）料等多種（zhǒng）材料體係的艙體關鍵部件30餘項，形成了基於國產刀具的（de）鋁合金、鈦合（hé）金和複合材（cái）料3類切削數據庫。
航（háng）天飛行器輕量化結構件試驗驗證示範
總結展望
通過產、學、研、用的聯合開發，提升了國產裝備的整（zhěng）體研發能力（lì）——主機、數（shù）控係統、功能部件、刀具、工藝、夾具、切割-焊接成套裝備與工藝技術、軟件開發；提升了數控機床裝（zhuāng）配調（diào）試、精度補償等綜（zōng）合能力；擴展了複合材料成型領域高檔數（shù）控機床的研發應用能力；提升了裝備規格整（zhěng）體製造平台能力升級；擴（kuò）寬了（le）型號常用航天特種材料（liào）的切削（xuē）加工減材製造、特種成型（xíng）與連（lián）接增材製造、複合材料增材製造近淨成型產品（pǐn）質量多種工藝（yì）領域的（de）應用。
眾所周知，高性能（néng）製造工藝裝備是航空航天工程實（shí）現高可靠性、長壽命和低（dī）成本的保障，******製造工藝和裝備的進步促進了新（xīn）型飛機、運載火箭和航天飛行器的研製成功和投入使（shǐ）用。******提出探索一代、預研一（yī）代、研製一代和生產一代的規劃發展思（sī）想，高檔數控機（jī）床裝備作為（wéi）4個（gè）新一代發展（zhǎn）的技術（shù）引領者和推動者，應該更加強化創新、超前部署、厚積薄發，推動我國高檔裝備的整體技術進步，逐步縮小與******發達******的差距。
隨著國民經濟的發展和科學技術的進步，航空航天一定會迎來一個穩步發展的美好明天。
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