高档数控机床与基础制造装备

高档数控机床与基础制造装备（简称“高档机床装备”）主要包括高档数控机床（金属切削机床）、基础制造装备（铸造、塑性成型、焊接、热表处理、复合材料成型等装备）、增材制造装备三大类。高端机床装备是“制造机器的机器”，是一国工业制造能力的综合体现。

需求

我国作为世界第一大的数控机床与基础制造装备生产国和消费国，在2019—2022年产业发展呈明显回稳向好的趋势。2021年营业收入同比增幅达到17.6%，整体利润增长超过20%。2022年营业收入达到4375亿元，同比增长0.38%，利润增幅高达29.2%，保持整体增长趋势。

当前，伴随俄乌冲突、新一轮科技革命等影响交织叠加，世界政治经济与产业格局发生着前所未有的变化。电子信息设备、节能与新能源汽车、农业装备、轨道交通装备、高附加值船舶等制造业对量大面广、高效、高可靠性高端机床及基础制造装备不断提出新的需求。军机跨代发展、无人机迅速迭代、大型宽体客机快速发展、大推力航空发动机、重型运载火箭、重大武器装备、载人登月及深空探测工程、超大型舰船等国家重大科技专项和重点工程建设中的产业链安全性问题日益凸显。同时随着新材料新技术的不断进步，战略性新兴产业培育壮大、产业基础高级化及产业链安全自主可控也逐步成为我国产业发展的重点任务。因此在新发展背景下，我国高档数控机床与基础制造装备向超快、超高、超常和极限尺寸、极限环境、极高精度的“三超、三极限”，智能化、绿色化、轻量化，以及制造工艺与装备复合、结构功能设计与制造一体化复合、多工艺工序复合的“三化、三复合”方向发展已成为必然需求。

目标

到2025年，高档数控机床与基础制造装备平均无故障时间超过2200小时，加工中心批量生产的产品定位精度达到5μm，空间精度达到30μm。成型装备实现全面突破，极限成型能力提升50%以上。大型复杂结构高效增材制造技术取得突破，增材制造材料强度超过1200MPa。数控系统、丝杠导轨、主轴等功能部件在典型应用场景中配套率提升至80%以上。高档数控机床与基础制造装备整体水平进入全球第二梯队前列。高档数控系统和机床整机国际先进水平差距明显减小，基础制造装备整体接近国际先进水平，其中高精度卧式加工中心、五轴重切龙门镗铣加工中心、复合磨床等可实现国产化替代；增材制造装备、超大构件整体成型装备迈入世界先进行列，系统形成关键应用领域替代进口的自主保障支撑能力。

到2030年，高档数控机床与基础制造装备平均无故障时间超过2500小时，加工中心批量生产的产品定位精度达到3μm，空间精度达到20μm。高端成型装备实现高纯净真空化、高性能极限化、高效率整体化，数字化智能化水平显著提升。突破功能结构一体化和多材料复合增材制造装备，增材制造材料强度超过1400MPa。基本解决关键高档数控系统与核心功能部件自主研发问题，数控系统、丝杠导轨、主轴等功能部件在典型应用场景中的配套率提升至100%。建成较为完善的产业技术创新体系和标准体系。高档数控机床与基础制造装备整体技术水平接近全球第一梯队；国防和国民经济重点领域所需的关键主机全面通过工程化验证，建立若干重点用户集成制造示范线。

到2035年，高档数控机床与基础制造装备整体水平进入全球第一梯队。建成完善的产业技术创新体系和共性技术供给网络。高档数控机床制造水平达到世界先进水平，高纯净真空化、数字智能化、复合柔性化等基础制造装备达到世界领先水平。突破纳米、生物、电子等跨尺度功能结构增材制造技术及装备。产业完全具备正向设计能力，形成一批原创技术和前瞻性装备产品。

■■ 发展重点

1.重点产品

▶ 电子信息产品高速精密加工装备

重点开发进给分辨能力达到0.1µm的SiC晶圆高效高精超声波加工机床、单点金刚石车床、超精密减薄磨削与抛光复合加工机床磨床、微部件多轴联动多工艺复合加工系统、红外硫系玻璃模压成型设备等。

▶ 航空航天装备制造与装配装备

重点开发五轴精密卧式超声复合加工中心，桥式龙门摇篮五坐标加工中心，镜像铣装备，高效高精度钛合金五轴加工中心，螺旋锥齿轮立式铣齿机，大型高精度五轴龙门加工中心，大中型五轴卧式车铣复合加工中心，五轴电火花成型机床，新一代单晶/细晶复杂叶片铸造工艺装备，机匣真空熔铸装备，真空等温锻造装备，10m级运载火箭贮箱搅拌摩擦焊装备，大功率真空激光焊接装备，大型复合材料热固化装备，耐高温叶片化学气相沉积/物理气相沉积（CVD/PVD）装备，高精度大尺寸超塑成型装备，地轨式大型龙门式复合材料铺带机，复合材料自动铺带装备，热塑性复合材料柔性液压设备，钛合金五坐标翻板强力卧式加工中心，大型壳体热处理装备，真空悬浮熔炼装备，大型热等静压装备，多材质多能源大型构件少无变形焊/连接装备，叶盘千吨级惯性摩擦焊接装备，大型构件真空退火/淬火热处理装备，热塑铺放设备，特大型薄壁件超低温成型机，碳-碳复合材料实体编织装备，高效率功能复合材料增材制造成型装备，多自由度连续纤维增强复合材料增材制造成型装备，增材制造连续纤维增强复合材料预浸丝制备装备，大尺寸电子束选区熔化成型装备，大尺寸激光选区熔化成型装备，多能场复合增材制造装备，体素聚合/固化非金属增材制造装备，高球形度超细金属粉末制造装备，等等。

▶ 船舶及海洋工程关键制造装备

重点开发超高强钢厚板双曲壳板冷压成型装备，五轴水切割机，大型舰船调距桨关键零件高精数控车铣复合加工中心，大型调距桨叶片车铣磨复合制造装备，精密五坐标数控镗床，大型油管异型曲面自适应钻铰一体化加工中心，数字化移动保温罩大型可控气氛井式炉生产线，船舶及海洋工程高强钢板平面及曲面智能化分段流水线关键装备，大型舰船推进系统长轴类零件高精度激光熔覆数控长车，等等。

▶ 轨道交通装备关键零部件成套加工装备

重点开发铝镁合金/不锈钢车体基于国产10kW以上激光器的智能激光焊接成套装备，350～600km/h高铁重载齿轮箱精密加工及热成型成套装备，超大幅面柔性化蒙皮拉型及焊接集成设备，高速铁路轴承自动化渗碳+油淬/气淬+压淬热处理联合生产线，数字化多材料砂型整体增材制造成型装备，大型搅拌摩擦固态增材制造装备，等等。

▶ 节能与新能源汽车制造装备

重点开发精密高速磨齿机，锂电池湿法隔膜双向拉伸成套装备，轻量化异种材质混合车身、伺服冲压/模压成型装备，轻合金中空底盘车身结构热介质成型装备，多轴粉末成型装备，高可靠性双主轴卧式加工中心，立卧转换卧式加工中心，汽车发动机/变速箱等高效加工/近净成型装备及成组工艺生产线，等等。

▶ 大容量电力装备及新能源制造装备

重点开发高水头电站冲击叶轮铸电渣铸焊/原位增材一体化装备，1600MN多向挤压模锻多功能压力机，燃气轮机叶片耐高温涂层成套技术与装备，等等。

▶ 高档数控机床制造母机

重点开发五轴重切龙门镗铣加工中心，精密卧式加工中心，高精度龙门多主轴头五面加工中心，精密坐标镗床，精密复合数控磨床，精密立式磨床，精密立式坐标镗床，精密龙门导轨磨床，立式螺旋锥齿轮磨齿机，高性能功能部件加工用高精度感应淬火设备，高强度刀具HIPIMS PVD表面强化装备，高精密齿轮、轴承加工用多室真空低压渗碳高压气淬生产线，等等。

2.数控系统

重点开发多轴、多通道，具有高负载+D110：G112特性、热补偿、振动抑制功能，具有自监控、维护、优化、重组等功能的高性能智能型数控系统；提供标准化基础平台，具有标准接口、模块化、可移植性、可扩展性及可互换性、安全保密等功能的开放型数控系统；伺服电机；伺服驱动器；面向典型热加工装备的新一代集成化数控系统（HFNCNC）；具有高温异构环境下热处理海量工业大数据高质量精准采集与边缘处理等多种功能的热处理工业互联数据执行系统；可编程逻辑控制器，等等。

3.关键功能部件

重点开发超高速、大功率电主轴，超硬刀具，直驱式摆角铣头，超高压压力传感器，高精度位移传感器，钢带光栅尺，高精度张力传感器，大转矩湿式离合器，高端数字化焊接电源，多谱系合金用搅拌摩擦焊接头，织造/铺丝/铺带头，智能激光焊接头，大规格三维齿轮测量中心，真空系统，高精、高速、高强度、长寿命机床主轴轴承、丝杠副轴承、转台轴承，精密丝杠/导轨，大功率激光发生器，三维打印微喷喷头，电子枪，振镜系统，超精密模具，高精度封闭式直线时栅，高精度一体式圆时栅，高温直插式氧化锆氧传感器等关键功能部件。

4.关键共性技术

重点突破高速切削表面状态控制技术，薄壁件无变形高效加工技术，大型构件精密高效低耗磨削技术，与工艺融合的多轴多通道协同控制技术，难加工材料切削、特种加工与成型技术，金属各向异性力学性能测试技术，高档数控系统与成型性能仿真核心算法，高性能结构材料加工与服役稳定性技术，装备性能多物理场动态建模技术，基于MBD的主机、功能部件数字化设计与制造一体化技术，可靠性和精度保持性测评与保证技术等关键共性技术。

5.关键材料

重点研发高纯净（氧含量不大于5ppm）、高均质（无宏观碳偏析）轴承钢材料，耐高温热塑性复合材料粒料，高强度、长寿命数控机床模具/刀具材料，低振动、低热变形机床床身材料，高性能PVD磁控溅射靶材，超高强度钛合金粉末，增材制造专用高性能金属丝材，增材制造用连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料预浸丝，CoCrMoNbTi _x 与CoCrNiMoW _x 系难熔高熵合金粉末材料等关键材料。

■■ 战略支撑与保障

（1）建设国家高档数控机床与基础制造装备创新研究院，推进基础制造共性技术短板攻关，加速原创性及颠覆性制造技术研发。

（2）建立国产高端工业母机的成果数据库，加强攻关成果的持续迭代升级和推广应用，实施“成组连线”应用示范工程。建设一批第三方工业母机工程化验证平台和若干工业母机及零部件国内外产品对比评价平台。

（3）建立央企、国企及其他财政支持（国家发展和改革委员会、工业和信息化部、科学技术部、教育部）科技产业相关项目的采购进口工业母机的审查制度。

（4）坚持国家战略，发挥新型举国体制优势。对国家实验室、国家技术创新中心，实施国家投入为主、承担单位投入为辅的支持方式，实现对人、财、物多维度支持；对装备开发与应用项目，实行“国家引导、市场调节、企业主体”的支持方式，体现市场竞争机制。

（5）加强与国家重大专项、重大工程的高端机床与基础装备需求衔接，布局重点攻关任务；加强与各类科技计划的有效衔接、协同攻关，加快实现关键核心技术、短板技术与装备的创新突破。

■■ 技术路线图

高档数控机床与基础制造装备产业发展技术路线图如图2-1所示。