50年前，中國成（chéng）功（gōng）研製並發射了******顆人造地球（qiú）衛星（xīng）東方紅一號，成為全球第五個自行研（yán）製和發（fā）射（shè）人造衛星的******。半個世紀以來，特別能吃苦、特別（bié）能戰鬥、特別能攻關和特（tè）別能奉獻的中國航天精（jīng）神，一直在推動著中國航天事業的闊步前行，產生的（de）諸多空（kōng）間技術成果，也帶動了國防（fáng）現代化建設、國民經濟和科技的進步與發（fā）展。
在50年的（de）發展曆程中，隸屬於中國航天三江集團有限公司的湖北三江航天紅陽機電有限公司（以下簡稱紅陽公司），始終堅（jiān）持******利益（yì）高於一切的核心價值觀（guān），不斷自我提升（shēng），先（xiān）後建成（chéng）了院士專家工作站（zhàn）、******焊接技術湖北省重點實驗室、樹脂基結構與功能（néng）材料技術湖北省工程實（shí）驗室、湖北（běi）省管道智能焊接成（chéng）套（tào）裝備工程技術研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（chéng）為中國航天科工集團公司複合材料工藝研究分中心和焊接工藝分中心的組（zǔ）成單位，從而為企業的健康快速發展集聚了強大後勁。
近年來，紅陽公司聯合國內眾多企業、知（zhī）名高校，走出了一條成功的產（chǎn）、學、研、用聯合發展之（zhī）路（lù）。以紅陽（yáng）公司為核心的聯合（hé）開（kāi）發團隊，圍繞國產設備和技術在航天飛行器大型複雜結構件製造領（lǐng）域的示範應用工程，突破（pò）了功能一體（tǐ）化結構件、異形（xíng）複合材料結構件等產品生產用關鍵加工裝備（bèi）和成套應用技術難關，形成了麵向多型號大型複雜結構件的製造（zào）技術及裝備應用示（shì）範線；突（tū）破了國產高檔數控裝備規模化、批量化應用瓶頸，在大幅提升紅陽公司（sī）型號研製能力的同時，還帶動了國（guó）產高檔數控機床與（yǔ）基礎製造裝（zhuāng）備的發展，提（tí）升了國產（chǎn）高檔數（shù）控裝置在航天領域的市場占有率，為後續的進一步發展奠定了基礎。
多方聯合，集智攻關
與紅陽公司緊密合作，眾多國內機床行業企業通過聯合攻（gōng）關（guān），成功開（kāi）發出一係列滿（mǎn）足航天領域應用需求（qiú）的加工裝備，包括：陝西秦川（chuān）機床集團有限公司（sī）研製出大型（xíng）立式車銑（xǐ）複合加工（gōng）中心、寶雞機床集團有限公司研製出臥式數控車削中心、濟南二機床集團有（yǒu）限公司研製出大型五軸龍（lóng）門機床所需數控雙擺頭、武漢重型機床集團有限（xiàn）公司研（yán）製出大型數控立式車削中心以（yǐ）及齊齊（qí）哈爾二機床（集團）有限責任公司研製出大型龍門（mén）複（fù）合材料（liào）成型裝備；一些（xiē）新生（shēng）力量，如浙江日發（fā）精密機械股份有限公（gōng）司、北京廣宇（yǔ）大成數控機床有限公司和湖南江南四棱數控機械（xiè）有限公司等，分別研製出大型高檔數控機（jī）床主機以及數控擺頭、車銑複合轉台和搖籃轉（zhuǎn）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（hé）武漢（hàn）銳科光纖激光（guāng）技術（shù）股份有限公（gōng）司、哈爾濱焊接研究所（suǒ）和北（běi）京自動化研究所等知名企業和研究機構，以及華中科技大學、西安交（jiāo）通大學和（hé）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、激光複合焊接裝置以及複合材料鋪纏頭（tóu）、複合材（cái）料鋪絲頭和布帶纏繞（rào）頭等核心功能部件及控製軟件。
上述所有主機（jī），均采用了武漢華中數（shù）控股份有限公（gōng）司（以下簡稱華中數控）開發的國產數控係統（tǒng），實現了對國產高（gāo）檔數控機床的（de）五軸、六軸和七軸聯動控製及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（wǔ）聯動車銑複合（hé）加工中心、大（dà）型六軸雙模式五坐標龍門加工（gōng）中（zhōng）心、大型複合材料立式車削中心（xīn）、國產大功率光纖激光器及（jí）焊接機器人、大型立式八軸控製（zhì）七（qī）軸聯動鋪纏成型裝備、大型臥式（shì）纖維（wéi）纏繞鋪放一（yī）體化成型裝備和（hé）大型龍門纖維鋪（pù）放布帶鋪纏成型（xíng）裝備等。
在設計開發、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（jiā）工中心、六軸雙模式五坐標龍門、橋式雙驅搖籃五（wǔ）軸加工中心（xīn）等高檔數機床所涉及的（de）製造、裝配和調試（shì）等各種技術瓶頸，係統地解決（jué）了設備主機結構及運動配置、主軸頭的設計與選型、車銑複合數控雙驅轉台、高速及重載銑削擺頭、高（gāo）速銑削複合擺頭（tóu）及車銑刀（dāo）柄共用、除塵係統及液壓係統設（shè）計等技（jì）術難題。同時，******次成功地采用了國（guó）產華中數控係統（tǒng）在國產大型立式車銑複合加工裝備上的應用，實現了車銑複合裝備主機、數控係統（tǒng）和功能部件的國產突破。
國產大型車（chē）銑/銑車（chē）複合加工中心裝備示（shì）範應用取得成功，有效提升了公（gōng）司係列型號產品研製和批量生產平台的整體裝備能力，采（cǎi）用國產大腦控製（zhì）國產機床實現了自主可控的目標。
采用不同構型的車（chē）銑複合加工中心，提升了係列（liè）艙體的加（jiā）工（gōng）效率30%以上。大型鋁合金/鈦合金/複合（hé）材料銑車複合加工中心等3種國產（chǎn）高檔數控裝備，彌補了紅陽公司在鈦（tài）合金、複合材料等航天常用材料切削加工製造裝備上的（de）能力不足，同時填補了國（guó）產大型（xíng）立式（shì）車銑複合及銑車複（fù）合（hé）加工中心裝（zhuāng）備的空白，為公司在型號產品研製和批產能力轉（zhuǎn）型升級方麵，奠定了（le）基礎並發揮著重要的作用（yòng）。
通過多（duō）方聯合，集智攻（gōng）關，不僅創新出了大型車銑（xǐ）複合、六軸雙模式五坐標聯動、大功率激光器焊接、七軸聯動自動鋪纏（chán）與鋪放、五軸聯動高速纏繞等關鍵工藝裝備及（jí）成套技術，滿足了航（háng）天裝備關鍵部（bù）件對加工技術的要求，而（ér）且還利用國產數控係統對一些老舊關重設（shè）備進行了升級改造，賦予其新的生產力。
總之，國產裝備、國產數（shù）控係統、國產核（hé）心功能部件及國產刀具在紅陽公司的（de）應用，保障了航天製造（zào）的自主可控，提升了國產裝備和技術在航天領域的市場占有率。
國產係統，優化可控
應用於紅（hóng）陽公（gōng）司（sī）的一係列國產數控機床，包括大（dà）型立式車銑複合加工（gōng）中心、大型立臥轉換式銑車複合加工（gōng）中心、六軸雙（shuāng）模式（shì）五（wǔ）坐標聯動龍門加（jiā）工中心、橋式雙驅搖籃五軸聯動加工中心、立式車削中心以及複合材料七軸聯動鋪（pù）纏一體化成型機床等，均（jun1）采用了（le）華中數控的（de）HNC848係列高檔數（shù）控係統，實現了國產數控係統對（duì）大型複雜多軸聯動複合加工裝備的自主可靠控製，如：大型機床（chuáng）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。
華中數（shù）控的HNC848自動（dòng）鋪纏控（kòng）製係統
針對不同結構的五軸加工中心（xīn）和車銑複合加工中心而實現的RTCP標定補償，有效解決了金屬切削類機床麵臨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控製、七軸聯（lián）動插補的鋪（pù）纏一體化成型裝備，在鋪放軌跡的柔順性、光順性及鋪放效率方麵均有（yǒu）大幅提升。
國產數（shù）控係統優化前後的S試件加工對比
車銑複合加工件的測試驗證
通常，非RTCP控製鋪纏時，鋪纏效率低且（qiě）軌跡速度不穩定，比如，在工（gōng）件（jiàn）棱角邊緣的鋪纏速度明顯要慢，在凹麵的鋪纏（chán）速度要高於（yú）在凸麵的鋪纏速度（dù）。由於整個（gè）鋪（pù）纏過程速度不（bú）穩（wěn）定，導致提速時部分聯（lián）動軸會抖動，尤其是旋轉工作台C軸的抖動******明顯。
壓輥過楞緣
壓輥過凹麵
壓輥過凸麵
鋪纏過程中壓輥姿態示意圖（tú）
此外（wài），由於鋪纏表現為增材加工的特點，壓輥氣缸浮動行程有限，鋪到一定厚度（dù）後，需要修改（gǎi）類似於五（wǔ）軸機床切削的刀具（jù）長度，重新生成（chéng）鋪纏成型程序，從而給操作帶來了麻煩。究（jiū）其原因，主要（yào）是在計算軌（guǐ）跡弧長（zhǎng）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C軸速（sù）度和（hé）速度波動曲線
速（sù）度規劃曲線擬合誤差
基於RTCP功（gōng）能的（de）七軸（zhóu）鋪纏（chán）聯動控製，在進行（háng）係統內部運動（dòng）學求解運算時，就（jiù）考慮（lǜ）了機床的運動結構參數，通過在工件坐標係下進行樣條擬合與速度規劃，使機床運動（dòng）更平穩，沒（méi）有頻繁的加、減速現象，而且加、減速時也不會（huì）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，鋪纏一圈的時間大約為68秒（miǎo），而非RTCP控製時的鋪纏（chán）時間大約需要110秒。與此同時，RTCP功能允許對（duì）刀（dāo）具長度進行補償，解決了（le）厚度補償的問題，提高了編程效率。
將多軸（zhóu）聯動RTCP控製功能（néng）完善到鋪纏軌跡控製程序中，消除了鋪放過程中的脈衝式問題，實現了鋪（pù）放軌跡的（de）連（lián）貫性與平順性。自動鋪放數控程序通過對程序點數（shù）的進一（yī）步優化，實現了更優（yōu）的擬和效果，進一步提高了效率；通過對鋪放程序的進一步優化，以及設計出適應周向不（bú）同位置的張力（lì）輸（shū）出（chū）值，使鋪放速度等參數能動（dòng）態（tài）實現自（zì）適應調整，合（hé）理控製不同位置的鋪（pù）放質量。
總（zǒng）之，在華中8型數控係統原有的五軸RTCP基礎上開發的國產數控係統六軸、七軸RTCP功能，為複（fù）合材（cái）料（liào）鋪纏提供了優化的控製解決方案。相對於非（fēi）RTCP控（kòng）製的加（jiā）工，在進（jìn）一步提升插補精度的同時，改善了機床的運動學和動力學特性（xìng），使機床（chuáng）在（zài）滿足工藝要求的前提下，提高了加工效率。目前該技術已成功應用於某型號（hào）殼體工件的鋪纏加工（gōng）。
七軸（zhóu）五聯動車銑複合加工中（zhōng）心
立臥（wò）轉（zhuǎn）換式銑車（chē）複合加工中心
六軸雙模式五坐標龍門（mén）加工中心
焊割裝備，能力升級
通過聯合（hé）開發，由國產大功率光纖激光器、國產工業（yè）機器人、國產數控係（xì）統（tǒng）及國產激光複合焊（hàn）接裝（zhuāng）置等構成的國產大功率光纖激光機器人焊接係統（tǒng）在紅陽公司（sī）建成，它采用了基於工業機器人的離線編（biān）程軟件（jiàn）係統，使紅（hóng）陽公司首次實現了某3D打印鈦合（hé）金係列艙段的無餘量精密激光焊接。
憑借已經形成（chéng）的針對鈦合金、鋁合金和不鏽鋼（gāng）等3種材料的不同厚度激光切割數據庫，以及針（zhēn）對鈦合（hé）金、高（gāo）溫合金和不鏽鋼這3種典型航天材料的激光焊接（jiē）工藝參數庫，紅陽公司已將國產大型激光焊接（jiē）與切割裝備應用於係列型號產（chǎn）品的鋁合金、鈦合金、不鏽鋼和高溫（wēn）合金部件的高效精密切（qiē）割（gē）與無餘量（liàng）精密激光焊接應用中，實（shí）現了（le）公司型號製造裝備平台能力（lì）的升級，滿足了新型號研製與批（pī）產的（de）應用需求，有效提升了國產焊接係統在航天領域示範應用的整體能力，在提高航天飛行器大型艙體製造能力的同時，還提高（gāo）了產品的加工（gōng）效率和加工精度。
大功（gōng）率光纖激光切割係統
大功率光纖激光機器人焊接係統
公司發展至今已擁有一批******的進口設備 : 進口高精密CNC加工銑床，CNC高精密加工車床，北京精密零（líng）件（jiàn）加工，進口模型批量真空（kōng）製作機， 高亮度uv機，噴漆（qī）房，烤漆櫃，圖（tú）標（biāo）文字絲（sī）印機，鐳雕激光機，噴砂機，打孔攻絲機、火花機、線切割設備（bèi）等等（děng）。
國內首（shǒu）創，效果顯著
國內首台雙柱（zhù）立式大型數控鋪纏一體化成型裝備攻克了係列關鍵技術，擁有較多知識產權的技術創新（xīn）亮點。如，主機采用湖南（nán）江南四棱數控開發的立式雙柱鋪纏主機，提高了新型複合（hé）材料幹法鋪（pù）纏適（shì）應（yīng）性；鋪帶頭核心功能部件全部采用具有知識產權的南（nán）航鋪纏頭；自動鋪（pù）纏編程與仿真采用（yòng）南航二次開發的鋪放軟（ruǎn）件（jiàn）；采用國（guó）產華中數控係統HNC848進行八（bā）軸控（kòng）製七軸聯動鋪放；配（pèi）備30m/min高速進給係統，提高異形曲麵鋪（pù）纏的適應性，同時（shí），通過RTCP進行控製，有效的提高了鋪放軌跡的光順（shùn）性和鋪放效（xiào）率。
采用雙柱立式大型（xíng）數控鋪纏一（yī）體化成型裝備，其單個（gè）艙體鋪纏成型效率由原來（lái）的（de）2天縮短為0.5天，效率提高4倍以上。鋪纏成型（xíng）餘（yú）量由12～15mm縮減為無餘量，原材料利用率（lǜ）由30%提高到75%，同（tóng）時（shí），在大幅度縮減（jiǎn）材（cái）料成本的同時，複合（hé）材料的（de）切削加工也由固化後的2～3次加工，縮減為（wéi）隻加（jiā）工開口而無需大麵（miàn）積（jī）切削（xuē），複合材料切削加工周期由7天可縮短到1天。
通過數控自動鋪纏成型後，每（měi）個艙體材（cái）料成本可節（jiē）約30%約6萬（wàn）元左右，減少一次（cì）加工成本（běn）約（yuē）4.5萬元左右，累計單件可節（jiē）省成本10萬元（yuán）。
大型立（lì）式七軸鋪纏繞成（chéng）型機
雙通道五軸纏繞及七軸鋪放成型（xíng）機
所研（yán）發（fā）示範應用的大型臥式纏（chán）繞、鋪放一體化成型裝備（bèi）及大（dà）型龍門纖維鋪放及布帶鋪纏裝備，其應用產品對象範圍寬，不僅可以適應傳統的（de）回轉體承力結構與防（fáng）熱構件的（de）複雜工藝製造，同時可適應未來（lái）航天往返（fǎn）高速飛（fēi）行器複雜氣動外形結構件的鋪纏、鋪放近淨成（chéng）型，具有非常廣泛的應用前景，不僅經濟技術效益巨大，而且對於提高（gāo）航天領域新型號研製及航（háng）天裝備智能製造具有重要的（de）意（yì）義。
核心部件，穩步前行
在產、學（xué）、研、用的（de）聯（lián）合開發中，研發（fā）團隊突（tū）破了一係列核心關鍵功能部件（jiàn）技術，包（bāo）括：大型立式車銑複合雙（shuāng）驅轉台、高速單擺頭（tóu）、複合擺動主軸頭、AC雙（shuāng）擺主軸（zhóu）頭、雙軸搖籃數控轉台、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，所有這些核心功（gōng）能部件均配套國產大功率伺服電機、大（dà）功率伺服驅動器及國（guó）產華中數控高（gāo）檔型HNC848數控係統，並在示範生產線上得到了充分的可靠性（xìng）測試（shì）及應用驗證。
主軸（zhóu）擺動（dòng）頭（tóu）、車銑複合轉台、鋪纏、鋪放（fàng）頭等核心功能部件
航天製造、精益求精
針對航天輕（qīng）量化典（diǎn）型（xíng）複雜結構件,團隊利用有關項目支持的（de）製造裝備及******成（chéng）形工藝,形成了以五坐標高（gāo）速精密切削、激光切割與精密焊接特種成型、複合材料自動（dòng）化成型等三大類數控裝備及製造工藝為核心的示（shì）範應用,示（shì）範（fàn）了三大類國產裝備主機、核心功能部件、數控係統及成（chéng）套工藝技術。在（zài）新型航天飛行（háng）器係列大型艙體集成製造中的示（shì）範應用（yòng），較好地完成了研發的預（yù）期目標，克服了成本高昂的瓶頸。
項目團隊開發了車銑（xǐ）複合加工編程（chéng）仿真軟件、工業機器人離線編程軟件、激光焊接變形仿真、異形艙體鋪纏成型軌跡規（guī）劃（huá）設計與（yǔ）鋪纏成型運動仿真、異形艙體鋪放編程及工藝仿（fǎng）真等係列軟件，確保（bǎo）了係列複雜產品（pǐn）的高（gāo）效精密製造質量，提（tí）升了製造工藝的整體（tǐ）水平能力。累計完成（chéng）係列型號鋁合金、鈦合金和複合材料等多（duō）種材料體係的艙（cāng）體關鍵部件30餘項，形成了基於國產刀具的鋁合金、鈦合金和複合材料3類切削（xuē）數（shù）據（jù）庫。
航天（tiān）飛行器輕量化結（jié）構件試驗驗證示範（fàn）
總結展望
通過產、學、研、用的聯合開發，提升了國產裝備（bèi）的（de）整體研發能力——主機、數控係統、功（gōng）能部（bù）件、刀具、工藝、夾具、切割（gē）-焊接成套裝備與工藝技術、軟件開發；提升了數控機床裝配調試、精度補償等綜合能力；擴展了複合材料成型領域高檔數控機床的研發應用能力；提升了（le）裝備規格整體製造平台能力升級；擴寬了型號常（cháng）用航（háng）天特種（zhǒng）材料的切削加工減材製造、特種成型與連接增材（cái）製造、複合材料（liào）增材（cái）製造近（jìn）淨成型產品質量多種（zhǒng）工藝領域的應用。
眾所周知，高性能製造工藝裝備是航空航天工程實現高可靠性、長壽命和（hé）低成本的（de）保障，******製（zhì）造工藝和裝備的進步促（cù）進了新型飛（fēi）機、運載火箭和航天飛行器的研製成功和投入使用。******提出探（tàn）索一代、預研一（yī）代、研製一代和生產一代的規劃發展思想，高檔數（shù）控機床裝備作為4個新一代發展的技術引領（lǐng）者和推動者，應該更加強化（huà）創新、超前部署、厚積薄（báo）發，推動我國高檔裝（zhuāng）備的（de）整體技術進步，逐步縮小與******發達******的（de）差距。
隨著（zhe）國民經濟的發展和科學技術的進步，航空航天一定會（huì）迎來一個穩步發展的美好（hǎo）明天。
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