50年前，中國（guó）成功研（yán）製並發射了******顆（kē）人造地球衛星東方紅一號，成為（wéi）全球第五個自行研製和發射人造衛星的******。半個世紀以來（lái），特別（bié）能吃（chī）苦、特別能戰鬥、特別能攻關和特別能奉獻的中國航（háng）天精神，一直在推（tuī）動著中國航天事業的闊（kuò）步前行，產生的諸多空間技術成果，也帶動了國防（fáng）現代化建設、國民經濟和科（kē）技（jì）的進步與發展。
在50年的發展（zhǎn）曆程中，隸屬於中（zhōng）國航天三江集團有限（xiàn）公司的湖北三（sān）江航天紅（hóng）陽機電有限公司（以（yǐ）下簡稱紅陽公司），始終堅持******利益高於一切的核心價值觀，不斷自我提升，先後建成了院（yuàn）士專家工作站、******焊接技術湖北省重點實驗室、樹脂基結構與功能材料技術湖北省工程實驗室、湖北（běi）省管道智能焊接（jiē）成套裝備工程技術研究中心（xīn）和湖北省（shěng）校企共建中小型船（chuán）艇動力技術研發中心（xīn），並成為中（zhōng）國航天科工集團公（gōng）司複合材料工藝研究分中心和焊接工藝分中心（xīn）的組成（chéng）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、知名高校，走出了一條成功的產、學、研、用聯（lián）合發展（zhǎn）之路。以紅陽公司為（wéi）核心的聯（lián）合開（kāi）發團隊（duì），圍繞國產設備和技術在航（háng）天飛行器大型複雜結構件製造（zào）領域的示範應用工程，突破了功能一體（tǐ）化結構件、異形複合（hé）材料結構件等產（chǎn）品生產用關鍵加工裝備和成套（tào）應用技術難關，形成了麵向多（duō）型號大型複（fù）雜（zá）結構件的製造技術及裝備應用示範線；突破（pò）了國產高檔數（shù）控裝備規模化、批量化應用瓶頸，在大幅提升紅陽公司型號研製（zhì）能力的（de）同時，還帶動了國產（chǎn）高（gāo）檔數控（kòng）機床與基礎製造裝備（bèi）的發展，提升了（le）國產高檔數控裝置在航天領（lǐng）域的市場（chǎng）占有率，為後續的（de）進一步發展奠定了基礎（chǔ）。
多方（fāng）聯合，集智攻（gōng）關
與紅陽公司（sī）緊密合作，眾多國內機床行業企業通過聯合攻關，成功開發出（chū）一係列滿足航天（tiān）領域應用需（xū）求的加工裝備，包括（kuò）：陝（shǎn）西秦川機床集團有限公司研製出大型立（lì）式車銑（xǐ）複合加工中心、寶雞機（jī）床集團有（yǒu）限公司研製出臥（wò）式數控車削中心、濟南二（èr）機床集團有限公司研製出大型五軸龍門（mén）機床所需數控雙擺頭、武漢重型（xíng）機床集團有限公司研製出大型數控立式車削中心以及齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司研製出大型龍門複合材料成型裝備；一些新生力（lì）量，如浙江日發精密機械股份有限公（gōng）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械有限公司等，分別研製出大型高檔數控（kòng）機（jī）床主機以及數控擺頭（tóu）、車銑複合轉台（tái）和搖籃轉台等核心功能部件、工業機器人等；武漢（hàn）華工激光工程有限責（zé）任公司和武漢（hàn）銳科光（guāng）纖激光技術股份有限（xiàn）公司、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（yǐ）及華（huá）中科技大學、西安交通大學和（hé）南京航空航天大學等重點（diǎn）院校，成功開發出國產大功率激光器、激光複合焊（hàn）接裝置以及複合材料鋪纏（chán）頭、複合材料鋪絲（sī）頭和布帶纏（chán）繞頭等核心功能部件及控製軟件。
上述所有主機，均（jun1）采用了武漢華中數控股份有限公司（sī）（以下簡稱華（huá）中數控）開發的國產數控（kòng）係統，實現了對國產高檔數控（kòng）機床的五軸、六軸和七軸聯動控製及雙（shuāng）通道多（duō）軸（zhóu）聯動控製，所（suǒ）控（kòng）製機床類（lèi）型涵蓋：大型龍門立式七軸五（wǔ）聯動車銑複合加工（gōng）中心（xīn）、大型六軸雙（shuāng）模式五坐標龍門加（jiā）工（gōng）中心、大型複合材料立式車削中（zhōng）心、國產大功率光纖激光器及（jí）焊接機器人、大型立（lì）式八軸（zhóu）控製七軸聯動（dòng）鋪纏成型裝備、大型臥式纖維纏繞鋪放一體（tǐ）化成型裝備和大（dà）型龍門纖維鋪放布帶鋪（pù）纏成型裝備等（děng）。
在設計開發、安裝（zhuāng）調試和應用驗證過程中，團隊克服了重重困難，突破了三類車銑複合（hé）加工中心（xīn）、六軸雙模式五坐標龍門、橋式雙（shuāng）驅搖籃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（jué）了設備主機結構及運動配（pèi）置、主軸頭的設計與選（xuǎn）型（xíng）、車（chē）銑複（fù）合數控雙驅轉台（tái）、高速及重（chóng）載銑削擺頭、高速銑削複合擺頭及車銑刀柄共用（yòng）、除塵係統及液壓（yā）係（xì）統設計等技術難題。同（tóng）時，******次成功地采用（yòng）了國產華中（zhōng）數控係（xì）統在國產大（dà）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、數控係統和（hé）功能部件的國產突破。
國產大型車銑/銑車複合加工中心裝備示範（fàn）應用取得成功，有效提升（shēng）了公司係列型號產品研製和批量生產平台的整體裝備能（néng）力，采用（yòng）國產大腦控製國產機床實現了自主可控的目標。
采用不同構（gòu）型的車（chē）銑複合（hé）加（jiā）工中心，提升了係（xì）列艙體的加工效率30%以上。大型鋁合金（jīn）/鈦合金/複合（hé）材料銑車複合加工中心等3種國產高檔數控裝備，彌補了紅陽公司在鈦合金、複（fù）合（hé）材料等航天常用材料切削加工製造裝備（bèi）上的（de）能力不足，同時填補了國產大型立式車銑複合及銑車複（fù）合加工中心裝備（bèi）的空白，為公司在型號產品（pǐn）研製和批產能力轉型升級方麵，奠定了基礎並發揮著重要的（de）作用。
通過多方（fāng）聯合，集智攻關，不僅創新出了大型車銑複合、六軸雙模式五坐標聯動、大功率激光器焊接、七軸（zhóu）聯動自動鋪纏與鋪放、五（wǔ）軸（zhóu）聯動高（gāo）速纏（chán）繞等關鍵工藝裝備及成套技術，滿足了航天裝備關鍵（jiàn）部件對加工技術的要求，而且還利（lì）用國產數控係統對一些老舊（jiù）關（guān）重（chóng）設備進行了升級改造，賦予其新（xīn）的生（shēng）產力。
總之，國產裝（zhuāng）備、國產數控係統、國產核心功能部件及國產刀（dāo）具在紅陽公（gōng）司的應用，保障（zhàng）了（le）航天製造的自主可控，提升了國產裝備和技術在航天領域的市場占有率。
國（guó）產係統，優化可控
應用於紅陽（yáng）公司的一係列國產數控機床，包括大型立式車銑複合加工中心、大（dà）型立臥轉換式銑車複合加工中心、六軸雙模（mó）式五坐標聯動龍門加工中心、橋式雙驅搖籃五軸聯（lián）動加工中（zhōng）心、立式車削中心以及（jí）複合材料（liào）七軸聯（lián）動鋪纏一體化（huà）成型機床等，均采用了華中（zhōng）數控的HNC848係列高檔數控係統（tǒng），實現了國產數控係統對（duì）大型複雜多軸聯動複（fù）合加工（gōng）裝備的自主可靠控製，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（gāng）性攻絲、五（wǔ）軸RTCP控製和空間誤差補償等。
華中數控的HNC848自動鋪纏控（kòng）製係統
針對不（bú）同結構的五軸加工中心和車銑複合加工（gōng）中心而實現的RTCP標定補償（cháng），有效解決了（le）金屬切削類（lèi）機床麵臨的複雜運動（dòng）插補難題。通（tōng）過攻克六軸RTCP控製（zhì）關（guān）鍵（jiàn）技術，使大型雙柱立式八軸控製、七軸聯動插補的（de）鋪纏（chán）一體化成型裝備，在鋪放軌跡的（de）柔順性、光順性及鋪放效率方麵均有大幅提升。
國產數控係統優化前後的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（xiào）率低且軌跡速度不穩（wěn）定，比如，在工件棱角邊緣的鋪纏（chán）速度明顯要慢，在凹麵的鋪（pù）纏速（sù）度要高於在凸麵的鋪纏速度。由於整個鋪（pù）纏過程速度不穩定，導致提速時（shí）部分聯動軸會抖動，尤其（qí）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（pù）纏過程中壓輥姿（zī）態示意圖
此外，由於鋪纏表現為增材加工（gōng）的特點（diǎn），壓輥氣缸浮動行程有限，鋪到一定厚度後，需要修改類（lèi）似於五軸機床切削的刀具長度，重新生成鋪纏成型（xíng）程序，從（cóng）而給操作帶來了麻煩。究其原（yuán）因，主要是在計算軌跡弧長時沒（méi）有（yǒu）考慮（lǜ）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）度和速度波動曲線
速度規劃曲（qǔ）線擬合誤差
基於RTCP功能的七（qī）軸鋪纏（chán）聯動控製，在進行係統內（nèi）部運動學求解運算時，就考慮了機床的運（yùn）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（lǜ）更高（gāo）：當進給量為2000時，鋪纏一圈的（de）時間大約為68秒，而非RTCP控製（zhì）時的鋪纏（chán）時間大約需要110秒。與此同時，RTCP功能允許對刀（dāo）具長（zhǎng）度進行補償，解決了（le）厚度補償（cháng）的問題，提（tí）高了編程效（xiào）率。
將（jiāng）多軸聯動RTCP控製功（gōng）能（néng）完善到鋪纏軌跡控製程序中（zhōng），消除了鋪放過程中的脈衝式問（wèn）題，實現了鋪放（fàng）軌跡的連貫性與平順性。自動鋪放數控程（chéng）序通過對程（chéng）序點數的進一步優化，實現了更優的擬和效果，進一步（bù）提高了效率；通過對鋪（pù）放程序的進一步優化，以（yǐ）及設（shè）計出適應周向不同位置的張力（lì）輸出值（zhí），使鋪（pù）放速度等參數能動態實現自適應調整，合理控製不同位置（zhì）的（de）鋪放質量。
總之，在華中8型數控係統原有的五軸RTCP基礎上開（kāi）發的國產數控係統六軸、七軸RTCP功能，為（wéi）複合（hé）材料鋪纏提供了優化（huà）的控製（zhì）解決方案。相對於非RTCP控製的加工，在（zài）進一（yī）步提升插補精度的同時，改善了機床的（de）運動學和動力（lì）學特性，使機床在滿足工藝要求（qiú）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殼體工件的鋪纏加工。
七軸（zhóu）五聯動車銑複（fù）合加工中心
立臥轉換式銑車複合（hé）加工中心
六軸（zhóu）雙模式五坐標龍門加工中心
焊割裝備，能力（lì）升級
通過聯合開（kāi）發，由國產大功率光纖激光器、國產工業機器人、國產數控（kòng）係統及國產激光複合焊接裝置等構成的國產大（dà）功率光纖（xiān）激光機器（qì）人焊接係統在紅陽公司建成，它采用了（le）基於工業機器人的離線編（biān）程軟（ruǎn）件係統（tǒng），使紅陽公司首次實現了某（mǒu）3D打印鈦合金係列（liè）艙段的無（wú）餘量精（jīng）密激光焊接。
憑借已經形成的針對鈦合金、鋁合金（jīn）和不鏽鋼（gāng）等3種材料的（de）不同厚度激光切割數據庫，以及針對（duì）鈦合金、高溫（wēn）合金和不鏽鋼這3種典型航天材料的激（jī）光（guāng）焊接工（gōng）藝參數庫，紅陽公司已將（jiāng）國（guó）產大型激光（guāng）焊接與切割裝備應用於係列型號產品的鋁合金（jīn）、鈦合金、不鏽鋼和高溫合金部件的高效精密切割與無餘量精（jīng）密激光焊接應（yīng）用中，實現了公司型號製（zhì）造裝備平台能力的（de）升級（jí），滿足了新型號研製與（yǔ）批產的應用需求，有效提（tí）升了國產焊（hàn）接係統在航天（tiān）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，還提高了產品的加工效率和加工精度。
大（dà）功率光纖激光切割係統
大功率光纖激光（guāng）機器（qì）人（rén）焊接係統
公司發展至今已擁有（yǒu）一批******的進口設備 : 進口高（gāo）精密（mì）CNC加工銑床，CNC高精密加工車床，北京精（jīng）密零件加工，進口模型批量真空製（zhì）作機， 高亮度uv機，噴漆房，烤漆櫃，圖標文字（zì）絲印機，鐳雕激光機（jī），噴（pēn）砂（shā）機，打孔攻絲機、火（huǒ）花機、線切（qiē）割設備等等。
國內（nèi）首創，效果顯著（zhe）
國內首台雙柱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亮點。如，主機采用湖南江南四棱數控開發的立式雙柱鋪纏主機，提高了新型複合材料幹法鋪纏適（shì）應性（xìng）；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；自動鋪纏編程與仿真采用南航二次開發的鋪（pù）放（fàng）軟件；采用國產華中數控係統HNC848進行八軸控製七軸聯（lián）動鋪放；配備30m/min高速進給係統（tǒng），提高異形曲麵鋪纏的適應性，同時，通過RTCP進行控製，有效的提高了鋪放軌跡的光順性（xìng）和鋪放效率。
采用雙柱立式大型數控鋪纏一體化成型裝備（bèi），其單個艙體鋪（pù）纏成型效率由原來的2天縮短為0.5天，效率提高4倍以上。鋪纏成型餘量由12～15mm縮減為無餘量，原材料（liào）利用率由30%提高到75%，同時，在大幅度縮（suō）減材料成本的同時，複（fù）合材（cái）料的切削加工也由固化（huà）後的2～3次加工，縮減為隻加工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（dào）1天。
通過數控自動鋪（pù）纏成型後，每個艙體材料成本可節（jiē）約（yuē）30%約6萬（wàn）元左右，減少一次加工成本約4.5萬元左右，累計單件（jiàn）可節（jiē）省成（chéng）本10萬元。
大（dà）型立式七軸鋪纏繞成型機
雙通道五軸纏繞及七軸鋪放成型機
所研發示範應用的大型（xíng）臥式纏繞（rào）、鋪放一體化成型裝（zhuāng）備及大型龍門纖維鋪放及布帶鋪纏（chán）裝備，其（qí）應用產品對象範圍寬，不僅可以適應傳統的回轉體承力結構與防熱構件的複雜工（gōng）藝製造，同時可適應未（wèi）來航天往返高速飛行器複雜氣動外形結構件（jiàn）的鋪纏、鋪放近淨（jìng）成型，具有非常廣泛（fàn）的應用（yòng）前景，不僅經濟技術效益巨大（dà），而且對於提高航天領域新型號研製及航天（tiān）裝備（bèi）智能製造具有重要的意義。
核心（xīn）部件，穩（wěn）步（bù）前（qián）行
在（zài）產、學（xué）、研、用的聯合開發中，研發團隊突破了一係（xì）列核心關鍵功能部件技術，包括：大（dà）型立式車銑複合雙驅轉（zhuǎn）台、高速單擺頭、複（fù）合擺動主軸頭、AC雙擺主軸頭、雙軸搖籃數（shù）控（kòng）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（shù）纏繞（rào）頭等，所有（yǒu）這些核心功能部件均配套國產大功率伺（sì）服電機、大功率（lǜ）伺服驅動器及國產（chǎn）華中（zhōng）數控高檔型HNC848數控係統，並在示範生產線上得到了充（chōng）分的可靠性測試及（jí）應用驗證。
主軸擺動頭、車銑複合轉台、鋪纏、鋪放頭等核心功能部件
航天製造、精益求精
針對（duì）航天輕量化典型複雜結構件,團隊（duì）利用有關項目支持的製造裝備及******成形（xíng）工藝,形成了以五坐標高速精密切削、激光（guāng）切割與精密焊接（jiē）特種成型、複合材料自動化成型等（děng）三大類數（shù）控裝備及製造工藝為核心的（de）示範應用,示（shì）範了三大（dà）類國產裝備主機、核心功能部件、數控係統及成套工藝技術。在新型航天飛行器係列大型艙體集成製造中的示範應用，較好地完成了（le）研發的預期目標，克服了成本高（gāo）昂的瓶頸。
項目（mù）團隊開（kāi）發了車銑複（fù）合加工編程仿真軟件（jiàn）、工（gōng）業機器人（rén）離線（xiàn）編程軟件（jiàn）、激光焊接變形仿真、異形艙體鋪纏成型軌跡規劃設計與鋪纏成型運動（dòng）仿真、異形艙體鋪放編程及工藝仿真等係列軟件，確保了係列複雜產品的高效精密製造質量，提升了製造工藝的（de）整體水（shuǐ）平能力（lì）。累計完成係（xì）列型號（hào）鋁合金、鈦合（hé）金和複合材料等多種材料體係的艙體關（guān）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類切削數據庫。
航天飛行器輕量化結構件試驗驗證示範
總結展望（wàng）
通（tōng）過（guò）產、學、研、用的聯合開發，提（tí）升了國產裝備的整體研發（fā）能力——主（zhǔ）機、數控係統、功能（néng）部（bù）件、刀具、工藝、夾具、切（qiē）割（gē）-焊接成套（tào）裝備與工藝（yì）技術、軟件開發；提升了數控機床裝配調試、精度補（bǔ）償等綜合能力；擴展了（le）複合材料成型領域高檔數控機床的研發應用能力；提升了裝備規格整體製造平台能力升級；擴寬了型（xíng）號常用航天特種材料的切削加（jiā）工減（jiǎn）材製造、特種成型與連接（jiē）增材製造、複合材料增材製（zhì）造近淨成型產品質量多種工藝領域的應用。
眾所周知，高性能製造工藝裝備是（shì）航空航（háng）天工程實現高可靠性、長壽命和低成本的保障，******製造工藝和裝備（bèi）的進步促進了（le）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。******提出探索一代、預研一代、研製一代和生產一代的規劃發展（zhǎn）思想，高檔數控機床裝備作（zuò）為4個新一代發展的（de）技術引領者和推動者（zhě），應該更加強化創（chuàng）新（xīn）、超前部署、厚積薄發，推動我國高（gāo）檔裝備的整體技（jì）術進步，逐步（bù）縮小與******發達******的差（chà）距。
隨著國民經濟的發展和科學技術（shù）的進步，航空航天（tiān）一定會迎來一個穩步發展的美好（hǎo）明天。
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