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中国正在社会主义现代化发展道路上前进。基础工业体系逐渐坚实，重大科技创新成果不断涌现。航空航天、汽车、能源装备、船舶、3C（计算机、通信、消费电子产品）、医疗器械等领域对高档数控机床的需求愈加迫切。如何适应这些需求，高档数控机床产业面临诸多挑战。
1．中国航空器、航天器规模的扩大和质量的提高，对机床的高精密性要求越来越高
载人航天、空间站、“嫦娥工程”、国产大飞机、北斗卫星等领域的成就不断涌现，中国的航空航天产业进入扩展深化的发展阶段。
中国国内民航市场快速成长，对大飞机具有巨大的市场需求。波音公司的《当前市场展望2016—2035》报告预测了2016—2035年世界航空客流量的增长速度，并预测2035年中国将取代北美成为世界最大的航空客运市场（如图9所示）。
图9 世界各地区客公里收入增长速率预测
空客公司发布的未来20年市场预测中也显示，中国未来航空市场潜力巨大。中航工业《2015—2034年民用飞机中国市场预测年报》数据显示，预计2015—2034年间，中国需要补充各型民用客机5 522架，其中大型喷气式客机4 580架、支线客机942架。
航空发动机被誉为“现代工业皇冠上的明珠”，单台发动机由数千种、上万个零件装配而成，是一种高度复杂和精密的热力机械。智研咨询2015年发布的预测报告显示，未来20年全球售出的航空发动机总数将达到87 685台，市场总价值将达到1.36万亿美元，年均680亿美元。目前，世界上仅有美、俄、英、法、中五国独立掌握大推力航空发动机的设计制造技术。全球主要的军用航空发动机基本上被美国的通用电气（ GE）和普拉特·惠特尼（ Pratt＆Whitney）、英国的罗尔斯-罗伊斯（ Rolls-Royce）、法国的斯奈克玛（ SNECMA）、俄罗斯的联合发动机制造集团（ OAK）等垄断。
随着建设航天强国的战略部署，航天器的大型化、高精度、长寿命、短周期的发展特点对航天制造装备提出了新的挑战，运载火箭推进剂贮箱朝着大直径、大结构系数发展。产品结构随之向整体化、轻质化、复杂化的方向发展，大量采用新材料、新工艺和新技术，制造技术难度大，研制周期短，质量及可靠性要求高，工艺制造技术面临严峻挑战，对极限、复合、高精密等高端制造装备的需求也越来越迫切。
2．民用航空产品制造对数控机床装备的需求
航空领域产品的发展面临三个基本趋势：一是高性能，要求广泛应用新型材料。新一代航空产品要求材料的比强度、比刚度高，具有较好的耐高温和抗低温性能，有足够的韧性和抗疲劳能力等，对材料的性能要求越来越高，除大量采用铝合金外，高温合金、钛合金、高强度钢、复合材料、工程陶瓷等新材料的应用也越来越多。二是轻量化，要求大量采用整体薄壁结构。航空产品结构件形状复杂，为了获得更好的机动性能、增大有效载荷和增加航程，航空飞行器提出了轻量化设计制造的新要求，一方面广泛应用新型轻质材料，另一方面在设计上采用整体薄壁结构件，如飞机的梁、框、肋、壁板等，此类构件具有几何尺寸大、壁薄等特点。三是精密化，要求加工精度不断提高。航空飞行器各种控制、导航等设备中，具有结构复杂、精度高的特点，其结构设计上多采用精密、薄壁甚至弹挠性结构等，此类零件在切削加工中，要求尺寸、形状精度达到亚微米级，表面粗糙度达到几十甚至几纳米。
因此，民用飞机产品加工对机床装备提出三个基本需求：一是高速化与复合化。高速机床首先应用于铝合金类零件的加工，主轴转速应高于12 000转/分钟，个别需要可达42 000转/分钟，同时还需要高动态响应特性，加速度需达到1米/秒 2 。为满足复杂零件的高效、高质量加工，需要具有多工艺复合的加工机床。二是高刚性与优良的热稳定性。针对钛合金、高温合金、不锈钢等难加工材料的加工，机床必须具有良好的静刚度、动刚度以及热稳定性，以减少由于工件负载和切削力引起的机床变形、动态切削过程产生的振动以及切削热和环境温度变化等作用引起的热变形。三是智能化及组线。智能化是高档数控机床的重要发展方向。针对现代产品零件加工工艺的特点和需求，需要研制出融合或固化加工工艺及解决方案的数控机床，在数控系统及编程工具中嵌入加工工艺策略、加工过程运动和力学仿真、切削参数优化等功能。柔性制造系统及智能化产线可大幅提升机床使用效率、降低生产成本、提升产品质量，因此逐渐得到普及。
针对三个基本需求，不同的航空产品性能对高档数控机床还提出了具体的需求。例如，飞机结构件数控加工机床的适应性：飞机结构件主要包括框、梁、壁板、蒙皮、接头、长桁等典型构件，材料有铝合金、钛合金和复合材料等系列。其所需关键装备包括铝合金高速卧式翻板加工中心、钛合金强力卧式加工中心、大型五轴高精度数控龙门加工中心、蒙皮镜像铣切机床、复合材料（蜂窝芯）五轴数控加工机床、增等减材复合加工机床等。再如，旋翼系统关键零组件加工机床的适应性：旋翼桨叶等动部件是直升机的核心部件，其所需关键装备包括复合材料切边钻孔设备、大行程螺旋铣装备、桨叶专用镗孔机、镗铣加工中心、圆周阵列多主轴同步加工机床、全型面多工位数控抛光单元、高速内曲面环面砂轮穿越磨削机床、自适应加工数控坐标磨床、大深径比孔加工数控深孔磨床等。此外还有系统件精密加工机床的适应性，其所需关键装备包括精密偶件多工位超精密珩磨设备、高精密铣磨成形设备、高精度数控磨削设备、高精度超声打孔数控加工中心、活塞专用精密外圆珩磨设备等。再者，液压系统件精密加工机床的适应性：飞机液压系统件如液压油箱、高压缸、活塞杆、作动筒等需长寿命、高可靠性制造，其所需关键装备包括精密深孔钻镗床、大型数控高精密内外圆磨、高精密内孔珩磨、豪克能超精表面加工及检测装备、大型精密车床等。
3．民用航天产品制造对数控机床装备的需求
航天领域关键产品逐渐向整体化、轻质化的方向发展，大量采用新材料、新工艺和新技术，制造技术难度大，研制周期短，质量及可靠性要求高，工艺制造技术面临严峻挑战。轻质热结构材料、轻质热防护材料以及特种功能材料等材料的应用对高精度加工、复合切削加工、轻量化加工提出了更严格的要求。精密加工要快速反应，精密制造技术向更高精度、更高效率、智能化、在线加工检测一体化等方向发展。下面分几类产品来看航天领域产品对机床装备的具体需求。
在大型结构件领域，一是面对大型核心结构件，其结构件尺寸大、壁薄、精度高、腔体结构复杂，材料去除率超过95%。所需的高档数控机床包括高精度大型五轴混联卧式加工中心、动柱式五轴立式高速加工中心、车铣复合高速加工设备等。二是面对中/小型铝合金功能结构件，其构型复杂、精度要求高，逐渐向难加工方向发展。所需的高档数控机床包括高速卧式五轴智能切削加工设备、高速立式五轴智能加工中心、高精度砂轮切割机等。
在高速度和高加速度产品领域，一是面对先进动力装置制造，其燃烧室、进气道、大型复杂内流道结构等关键零部组件制造工艺所需的高档数控机床包括六轴重切龙门镗铣加工中心、五轴卧式铣车/车铣复合加工中心、高效短电弧加工设备、航天复合材料超声振动加工设备、五轴精密微孔机等。二是面对轻量化复杂结构件制造，其复杂弹体结构向多功能一体化结构、变构型结构、复合高效热防护结构等新结构发展，并且需大量应用轻质热结构材料、特种功能材料等新材料。所需的高档数控机床包括高温合金蜂窝专用五轴磨削加工中心、卧式镗铣加工中心、五轴数控精密电火花成形机、六轴精密数控电火花单向走丝线切割机床、复合材料加工专用五轴龙门加工中心、翻板卧式加工中心等。三是面对高精度零件制造，其薄壁易变形超硬光学整流罩、异形拼接光学窗口等高精度光学表面加工、微纳结构超精密制造所需的高档数控机床包括硬脆材料多轴联动砂线精密切割装备、多轴联动硬脆材料精密加工中心、大口径异形超薄平面磨抛机床、金刚石窗口光学表面磨抛设备、多轴联动单点金刚石车床、离子束抛光机等。
在运载产品领域，一是结构制造，所需的高档数控机床包括整体箱底镜像铣削装备、六轴五联动龙门铣车复合加工中心、壳段卧式镗铣加工中心、大直径贮箱结构件数控立车设备、5米级框环车铣复合机床等。二是面对重型运载产品制造，具有大尺寸、轻质化、高可靠性的研制需求，所需的高档数控机床包括10米级框环车铣复合机床等。三是面对发动机制造，包括涡轮泵、阀门、燃烧装置、导管加工和发动机总装等制造，所需的高档数控机床包括高刚度五轴加工机床、五轴铣车复合加工中心、坐标镗床、五轴镗铣加工中心、高精度卧式车铣复合加工中心、超精密五轴镗铣加工中心、精密微小孔加工中心、高精度数控内外圆磨床等。
4．民用航空发动机产品制造对数控机床装备的需求
民用航空发动机领域产品发展趋势：一是广泛使用复合材料。广泛使用复合材料是新一代航空发动机先进性的重要标志之一，碳纤维增强树脂基复合材料可用于制备更大、更轻的风扇叶片，轻质高强树脂基复合材料可用于制备风扇包容机匣，甚至进气机匣、风扇静子叶片、压气机静子叶片都采用树脂基复合材料实现减重目标。GEnx发动机应用陶瓷基复合材料的燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管实现叶片减重2/3，耐温性提高20%，对耗油率改善的贡献达30%。应用钛基复合材料的压气机整体叶环、低压轴，应用铝基复合材料的低压压气机和外涵部件替换铝合金可以显著改善发动机减重效果。二是超精细微小加工。航空发动机热端零件诸如涡轮叶片、燃烧室、涡轮外环等曲面、复杂型面高精度零组件表面分布有数量众多的超精细微小气膜冷却孔，以降低其表面温度。传统的微孔加工方法包括机械钻削加工、电火花穿孔加工、电液束射流加工以及相关的复合加工方法，其加工精度和加工效率难以满足高精度气膜孔加工要求。此外，此类热端零组件表面通常涂覆有热障涂层，以隔绝高温燃气，进一步降低表面温度。先进工艺方法通常选择先涂层后制孔方案，以避免涂覆热障涂层工艺过程中造成的锁孔和堵孔现象。三是功能结构一体化。航空发动机中不少零部件采用高性能、高可靠、轻量化整体结构，使得零件结构趋向复杂化和功能结构一体化，传统加工方式无法满足设计快速迭代需求，而增材制造具有制造周期短、小批量生产成本低的特点，较好地解决了发动机研制阶段快速响应的难题。
就上述趋势而言，航空发动机加工对高档数控机床具有以下几种具体需求：
叶片加工需求。叶片毛坯目前越来越趋向于近净成形，主要集中在叶身和进排气边复杂曲面的小余量精密成形，其加工余量比较小，相应的高档数控机床需求包括精密五坐标加工中心等。
机匣加工需求。机匣加工主要包括环形锻件毛坯的余量去除、两端安装止口、周向多特征岛屿、凸台以及孔加工。机匣壳体外型面通常采用四、五轴加工中心铣加工，相应的高档数控机床需求包括精密五轴加工中心、精密卧式加工中心、立式车磨复合加工中心等。
整体叶盘加工需求。整体叶盘叶片之间的流道开敞性差，叶片型面为空间自由曲面，叶身型面加工精度要求高，且材料为钛合金或高温合金，导致其加工难度大，相应的高档数控机床需求包括精密五轴加工中心、精密磨床等。
涡轮盘加工需求。涡轮盘的榫槽、轮缘、辐板、内孔、安装孔、安装止口与花边等，不但结构复杂，而且涡轮盘材料多为粉末冶金材料或变形高温合金材料，面临加工变形问题突出、加工效率极低、表面完整性不易保证等重要难题，相应的高档数控机床需求包括车削加工中心、车磨复合加工中心、高刚性高速拉削机床等。
燃油喷嘴组件加工需求。航空发动机燃油喷嘴杆芯内部油路和冷却回路错综复杂，内腔区空间狭小、长径比大，加工中需要对异形特征进行精确定位并进行基准转换，对于同轴度、轮廓度和表面光洁度要求非常高，相应的高档数控机床需求包括具备七个进给轴和三个切削主轴的五轴联动复合加工中心，可对喷嘴系列零件进行车削、铣研磨复合加工。
微孔精密加工需求。航空发动机热端零件超精细微小气膜冷却孔在加工精度和加工效率上要求极高，相应的高档数控机床要求包括激光加工技术，如长脉冲激光加工、超快激光加工和水导激光加工等。
复合材料加工需求。复合材料的比强度、比弹性模量远高于金属，导热系数为金属的几十分之一甚至几百分之一，含有二氧化硅、碳化硅、碳化硼及陶瓷等高硬度的纤维或颗粒，切削过程粉尘污染大，刀具磨损快，相应的高档数控机床需求包括复合材料加工机床、复合材料抛光设备等。
粉末高温合金零件焊接需求。粉末高温合金零件焊接接头质量好、尺寸与形位精度高、生产效率高且能耗低，相应的高档数控机床需求包括惯性摩擦焊等。
1．汽车产业将会发生革命性变化
我国汽车产业是在中外企业合资中不断融合发展的，完成了从最初年产不足1万辆到年产超过1 000万辆、2 000万辆的飞跃。随着全球分工体系的确立和汽车制造产业的转移，我国汽车产业准确把握住这一历史机遇实现跨越式发展，现已成为全球汽车工业体系的重要组成部分。2014—2019年，我国汽车产销均超过2 000万辆。2019年，汽车产销分别完成2 572.10万辆和2 576.90万辆，产销量继续蝉联全球第一。作为推动我国汽车产业转型升级，实现由大到强跨越发展的重要战略，国家高度重视并鼓励节能与新能源汽车发展，2019年，我国新能源汽车产销分别完成124.20万辆和120.60万辆（见图10）。
图10 2014—2019年我国汽车产业产销量及其变动情况
我国汽车产业经历了十多年的高速发展期，2017年达到历史最高点，之后一直处于平台调整期，汽车产业进入从增量竞争向存量竞争的发展阶段。我国是当前世界上最大的汽车保有国，截至2019年年底，我国汽车总保有量高达2.6亿辆，存在较强的更新动力。未来10年，汽车产业将会发生革命性变化，电动化、智能网联化、共享化、生态化将重构汽车产业业态、产业布局和产业结构，结合产业链优化升级和产业支持政策，汽车产业将会进入加速发展的新阶段。
2．汽车制造对数控机床装备的需求
车身覆盖件制造技术与装备对数控机床装备的需求。铝镁合金材料在未来车身制造过程中的占比将越来越大，与国外相比，我国的铝合金及镁合金材料性能存在一定差距。国外已有铝、镁合金薄板冲压成形技术成熟应用，国内仅有个别车身部件能自主生产，车身用铝合金板材处于开发阶段。碳纤维增强复合材料的应用是汽车轻量化的重要技术途径，是纯电动轿车规模化应用的重要支撑，碳纤维复合材料在我国汽车领域的应用处于起步阶段。关键技术主要包括：铝合金车身部件冷冲压工艺与模具制造技术、铝合金车身部件液压成形和温成形工艺与模具装备制造技术、镁合金车身部件温压成形技术；3D打印成形碳纤维复合材料的关键技术、碳纤维编制技术、新型快速固化树脂黏结剂技术、碳纤维增强复合材料高端生产装备研究技术等碳纤维增强复合材料零部件制造技术。在这些方面，主要加工机床装备包括：伺服或液压压力机模压成形装备、铝镁合金薄板冲压装备、高速伺服智能冲压装备等铝镁合金薄板冲压成形装备；碳纤维增强复合材料零部件成形装备，两段式螺杆挤出机/注射机，碳纤维预浸料快速模压成形装备，碳纤维高效聚合、快速纺丝和碳化设备等碳纤维增强复合材料零部件制造装备；锻造自动化成套装备、无铆钉连接和自冲铆钉连接装备、车用铝合金和镁合金电弧复合激光-焊接自动化装备、复杂形状搅拌摩擦焊和搅拌摩擦点焊接及智能化装备、异种材料流钻螺钉连接的高效自动化装备等铝镁合金零件连接装备。
车身结构件制造技术与装备对数控机床的需求。超高强钢板成形技术是汽车结构件材料和工艺轻量化技术的重要组成部分。国外高强板用量较大，超高强钢板、热冲压板用量逐渐增大。国内普通强度钢板用量较大，高强板逐渐增多，超高强钢板、热冲压板用量较小，但增速很快。关键技术主要包括超高强板复杂零件低成本冷成形技术、超高强板复杂零件低成本热冲压技术等。这个领域，主要加工机床装备包括超高强钢板伺服压力机冷成形装备，铝镁合金压铸成形装备，高、低压真空铸造装备，大型（＞3 500吨）高性能挤压铸造机。
汽油机动力总成高端制造技术与装备对数控机床的要求。我国汽油机动力总成制造的成套工艺与装备仍依赖国外引进，关键加工工艺开发能力不足，大批量加工质量和性能一致性较差。关键技术主要包括：动力总成箱体类零件制造技术，即轻量化材料缸体的精加工技术，新材料（高硅铝合金、耐高温镁合金）缸体精加工技术，大平面铣削质量控制、缸孔珩磨质量控制及其他孔系加工等缸体制造技术；轻量化材料缸盖的精加工技术，铝合金缸盖的精加工技术，缸盖大平面、燃烧室铣削及孔系、气门座圈加工技术等缸盖制造技术；新型材料齿轮精加工技术及涂层技术，齿轮干式切削技术，功能复合化的高速高精度磨齿机技术，内花键硬拉加工技术，以及带轮热处理后的表面软点控制技术等变速器制造技术。动力总成轴齿类零件制造技术，即轻量化材料曲轴的精加工技术，锻钢曲轴的精加工技术，主轴颈、连杆颈的磨削技术，以及替代磨削的硬车硬铣技术等曲轴制造技术；凸轮轴磨削技术，适应VVL（可变气门升程）系统的凸轮轴制造技术，激光微加工复合处理技术等凸轮轴制造技术；齿轮的精加工及带轮加工技术，齿轮干式切削技术，功能复合化的高速高精度磨齿机技术，内花键硬拉加工技术等齿轮制造技术；高强度、轻量化耐高温材料相关的机加工技术，活塞异形孔精密镗削技术，连杆盖分界面技术，活塞异形孔精密膛削微进给加工技术等活塞连杆制造技术。在上述领域，主要加工机床装备包括：顶底面精铣、主油道孔枪钻、凸轮孔精镗等专机，缸体气缸孔珩磨机，精密高速卧式加工中心、卧式车削复合加工中心、五轴卧式加工中心、双主轴加工中心等动力总成箱体类零件加工机床；数控切齿机、高速硬车车床、精密高速磨齿机、精密高速滚齿机、立式数控内孔磨床、高精度内外圆磨床、数控随动式曲轴磨床等轴齿类零件加工机床。
柴油机动力总成高端制造技术与装备对数控机床的需求。我国柴油机动力总成制造的成套工艺与装备仍依赖国外引进，对发动机核心零部件如涡轮增压器、直喷喷油器的加工制造与国外相比仍有较大的差距。关键技术主要包括：陶瓷材料涡轮制造技术、钛合金涡轮制造技术、整体叶片加工技术、单晶涡轮叶片制造技术等涡轮增压器制造技术；激光打孔喷油嘴喷孔加工技术、阀座锥面微细电火花加工技术、共轨喷油器零件中孔座面精磨技术、基于液流磨料混合作用的喷嘴去毛刺技术等直喷喷油器制造技术；精密偶件的中孔座面精密加工和配副技术、精密微小喷孔和节流孔加工技术、精密零件的去毛刺和清洁度控制技术等高压共轨制造技术。在上述领域，主要加工机床装备包括：柴油高压共轨燃油喷射系统冷热加工装备、电控共轨喷油系统制造装备、高精度数控镗铣加工中心。
新能源汽车电驱动系统制造技术与装备对数控机床的需求。节能与新能源汽车电驱动系统的高速轴承、复杂轴、关键齿轮精密加工机床和总成试验以及出厂试验台架等目前仍然依赖进口。关键技术主要包括：电机、功率电子控制器、减变速器以及机电耦合电驱动总成等的制造技术。在这些领域，主要加工机床装备包括：自动绕线机、扁线自动嵌线机、拼块定子绕线机、强力珩齿机、强力磨齿机、硬车机床。
能源装备的领域包括电力、煤炭、油气、新能源等，而与机床行业发展较为密切并具有标志性的是电力设备，包括火力发电、水力发电、核电、风力发电、太阳能发电等。电站锅炉、蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机、发电机这类设备的制造需求是机床技术进步的直接拉动者。
1．能源需求及能源建设的稳步发展预示着对能源设备制造的要求越来越高
国家对能源的需求是稳步增长的，国家能源局《2020年能源工作指导意见》提出：保持风电、光伏发电合理规模和发展节奏。有序推进集中式风电、光伏和海上风电建设，加快中东部和南方地区分布式光伏、分散式风电发展。积极稳妥发展水电，启动雅砻江、黄河上游、乌江及红水河等水电规划调整。安全发展核电，稳妥推进项目建设和核能综合利用等。就各种发电类别来看，对于水电，在未来三十余年，我国将深入推进水电“西电东送”战略，重点推进长江上游、金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、黄河上游、南盘江、红水河、怒江、雅鲁藏布江等大型水电基地建设。核电建设节奏有望趋于稳定。以“华龙一号”“国和一号”等自主化三代核电为主，进行规模化、批量化建设；“十四五”期间推进中部地区核电发展。“十四五”及中长期，核能在我国清洁能源低碳系统中的定位将更加明确，作用将更加凸显，核电建设有望按照每年建设6～8座的速度持续稳步推进。对于风电，未来5年，全球风电产业将延续良好的发展势头，新增装机容量的复合年均增长率预计为4%左右，中国会保持“领头羊”的地位。在火电装机建设方面，近年来火电装机容量持续增长，随着之前年度火电投资项目的陆续投产，短期内火电装机容量将继续保持增长，但受国家煤电停建、缓建政策影响，火力发电装机容量增速将得到明显遏制。此外，近年来受环保、电源结构改革等政策影响，国内非化石能源装机快速增长，火电装机容量占电力装机容量的比重呈逐年小幅下降趋势，且该趋势未来将长期保持，但同时受能源结构、历史电力装机布局等因素影响，国内电源结构仍将长期以火电为主。还有就是重型燃气轮机，燃气轮机是国之重器，是一个国家科技和工业水平的重要标志。在未来长时期内我国发电总装机还需要大幅增加，同时我国电力工业面临的资源、环境压力与日俱增。减少煤炭消耗，增加绿色、可再生、低碳发电的比例，最终大幅减少二氧化碳和污染排放，构建可持续发展的能源电力系统，已经成为全民共识。重型燃气轮机联合循环发电热效率已超过60%，是人类目前已掌握的热功效率最高的能源动力装备，市场潜力巨大。
2．能源装备制造对数控机床装备的需求
随着国家对能源需求的增长以及对能源安全与环保的要求，海洋风能的开发、重型燃气轮机的应用及核电的推进代表了新的发展需求。海上风能的单台装机将超过11兆瓦，并采用直驱永磁发电机组，工件尺度加大，需要大规格及重型数控机床。而重型燃气轮机自国家航空发动机和燃气轮机（“两机”专项）实施以来，其产量预计会出现井喷式增长，对高档数控机床的需求数量也会明显增加。核电的需求是在前期成果的基础上提高机床的精度、可靠性及个性化需求。具体而言：
火电装备制造对数控机床的需求。汽轮机缸体，主要使用重型或超重型数控镗铣床、数控龙门铣和数控立车，转子主要使用重型数控卧车、转子槽铣床等，精度和表面粗糙度要求高，叶片外形复杂，加工工艺要求高，需要四轴/五轴联动加工中心加工，隔板、阀门等主要采用各种数控镗床、镗铣床、数控车床及数控立车等。发电机采用数控重型卧式车床、数控转子槽铣床，用于加工定子的数控大型落地镗床、大型定子专用机床等。
核电装备制造对数控机床的需求。核岛部分：压力容器壳体、蒸汽发生器壳体、稳压器壳体等大型圆桶类部件，毛坯为圆柱形锻件。后续切削加工需要超重型数控立式车床、超重型数控卧式车床、大镗杆多轴联动数控镗铣床、数控龙门镗铣床、五轴联动车铣中心等。核岛中主泵的结构并不复杂，但是其加工要求具有绝对的可靠性，是核反应堆中目前国内唯一做不了的设备，完全依赖进口，需要的设备主要有大型数控立式车床、数控落地铣镗床、龙门加工中心等设备。叶轮和叶轮轴：需要的设备主要有五轴联动加工中心、数控车床、大型数控卧式车床等。常规岛部分：对蒸汽轮机（叶片、定子、转子等），需要的设备主要有用于加工叶片的不同型号的四至五轴轴联动加工中心，用于加工转子的数控重型卧式车床、数控叶根槽铣床，用于加工定子的数控大型落地铣镗床、数控龙门镗铣床、大型定子专用机床等。对发电机（定子、转子等），需要的设备主要有用于加工转子的数控重型卧式车床、数控转子槽铣床，用于加工定子的数控大型落地镗床、大型定子专用机床等。
风电装备制造对数控机床的需求。风电变速箱体尺寸大，大部分为分体结构。加工需要大直径镗杆数控落地镗床、大型卧式加工中心、龙门加工中心等，要求精度保持性好，加工精度要求较高。变速箱内齿轮加工，主要加工设备为大型数控立式滚齿机、数控插齿机、数控磨齿机等。
水电装备制造对数控机床的需求。水轮机尺寸大，所需的高档数控机床包括重型数控立式车床、重型/超重型数控龙门铣床、五轴龙门加工机床等。
重型燃气轮机装备制造对数控机床的需求。重型燃气轮机转子加工所需的高档数控机床包括数控车床、卧式高速车磨复合机床、专用三轴联动数控钻床。压气机静叶环加工所需的高档数控机床包括重型数控立式车床、双驱五轴加工中心、精密拉床。压气机静叶环、槽类结构采用数控立车加工。缸体件采用数控立式车床、立式电火花磨床加工。压气机动静叶片叶根加工采用成形铣刀，需配备高扭矩卧式加工中心；压气机动静叶片型面的结构特点为平而薄，且制造精度高，采用多轴五联动型面机床进行精加工。
1．中国船舶产业未来的出口有望再次提升
近年来，全球造船业处于市场需求不足、产能供给过剩的深度调整期，2014—2019年，全球船舶订单数量呈波动下降的趋势，如图11所示。造船竞争格局仍以中国、日本、韩国三个国家为主，其他造船国家市场份额较小。2019年，中国、韩国、日本造船完工量占比分别为37.30%、32.90%、25.10%，三个国家造船完工总量占全球的比重为95.3%。
图11 2014—2019年全球造船工业主要指标
受国际船舶市场低迷影响，中国船舶出口金额总体呈下降趋势，但是全球天然气运输需求保持较快增长，LNG（液化天然气船）在全球贸易中的占比日益提升，未来市场对LNG的需求潜力犹在。LPG（液化石油气船）方面，页岩气革命推动美国LPG产量大增，随着多个在建LPG项目的陆续投产，预计中国船舶产业未来出口能力将再次得到较大提升，进一步增加LPG的订单。
2．船舶制造对数控机床装备的需求
随着船舶领域向智能化造船方向迈进，对高精密数控机床、高性能成形装备提出更多需求。具体来说，表现在以下几个方面：
总装建造的超高强钢大厚板大尺寸结构的切割、成形、装配、焊接、现场高精度安装等技术特征，对高档数控机床的需求包括高精度大型切割、成形、装焊、机加工与快速检测等装备。
燃气轮机制造，由于其零部件的特性，其机匣类零件的薄壁机匣零件壳体的高档数控机床需求包括精密五轴加工中心、精密卧式加工中心、立式车磨复合加工中心等。大型调距螺旋桨关键制造所需的高档数控机床包括重型五轴龙门加工中心等。涡轮泵用超高速小型多叶钛合金转子、静叶制造的高档数控机床需求包括数控车床、卧式高速车磨复合机床、专用三轴联动数控钻床等。
柴油发动机制造的高档数控机床需求包括强力五轴龙门加工中心、卧式铣车复合加工中心、立式铣车复合加工中心、车铣复合加工中心、高精度深孔钻镗床、高精度立式磨床、多轴智能高速珩磨机等。
操舵装置制造过程中，轴段锥面加工、联轴节内锥孔键槽加工、铜套内孔深孔加工、轴段法兰螺栓孔精镗孔加工等高档数控机床的需求包括数控龙门铣床、数控落地镗床等。
3C产品通常包括电脑、平板电脑、手机、数码相机、电视机、影音播放的硬件设备或数字音频播放器等。新兴的3C产品主要包括智能手表、健身追踪设备等智能可穿戴设备、增强现实/虚拟现实设备终端、娱乐机器人、消费级无人机、智能家居等电子产品。
1．新兴消费电子产品增长迅速，预示着电子制造业对高档数控机床将有更高的需求
目前我国是全球消费电子制造业的主要市场，有70%以上的电子产品均在我国进行制造和装配。近年来，虽然传统消费电子产品增长趋缓，但以手机、平板电脑、可穿戴设备为代表的新兴消费电子产品增长迅猛，为我国电子制造业提供了稳定的推动力。
手机作为推动3C行业发展的核心驱动力，对于拉动整个3C 行业增长起到关键性作用。经过十余年的发展，如今已逐渐步入成熟期。受益于消费电子信息行业的快速发展，智能手机的出货量快速增长，2011—2016年智能手机出货量从0.91亿台快速增长至4.67亿台，年复合增长率达到19.67%。2017年，国内手机市场总体出货量为4.9亿台；2018年，国内手机市场总体出货量为4.1亿台；2019年，国内手机市场总体出货量为3.72亿台。2020年，受新冠肺炎疫情影响，国内手机市场总体出货量增速有所放缓。
相关数据显示，2020年6月，我国通信设备制造业增加值同比增长7.4%，出口交货值同比增长31.7%。主要产品中，手机产量同比增长2.4%，其中智能手机产量同比增长26.1%。2020年6月，计算机制造业增加值同比增长6.0%，出口交货值同比增长9.6%。主要产品中，微型计算机设备产量同比增长0.3%；其中，笔记本电脑产量同比增长5.6%，平板电脑产量同比增长4.7%。随着科学技术的发展，5G时代全面来临，5G手机也为我国的3C产业带来更大的发展机遇。
2．3C产品加工对数控机床装备的需求
3C产品的类别比较广泛，其主要构成件对数控机床的需求分为以下几类：
金属机壳加工领域，其手机金属机壳主要加工设备是高速钻攻机床。
盖板玻璃加工领域，其盖板玻璃分2D、2.5D和3D三类。典型盖板玻璃主要加工设备包括玻璃精雕机、玻璃热弯机等。主要设备依赖于精雕机。3D玻璃热弯需要热弯机来实现。
纳米注塑式机身加工领域，其纳米注塑式机身一般采用全数控加工工艺，直接将整块金属（通常是铝块）通过数控机床初步铣出机身，并用金属高速攻牙钻孔机中心铣出填充塑胶的部分，然后对金属表面进行纳米化处理，实现一体化成形，之后通过计算机数控/金属高速攻牙钻孔机中心精铣表面和内部，最后打磨、抛光、阳极氧化、高光倒角等。
3C产品镜面加工领域，其高光加工已被广泛应用于手机面板、手机按键、亚克力、五金以及铝合金等各种精密铝件零件加工，需要磨削、研磨、抛光、电火花加工等设备。
1．我国已经成为全球第二大医疗器械市场
医疗器械行业涉及医药、机械、电子信息、生物工程、材料科学等众多领域，是国际公认的高新技术产业，代表着一个国家高新技术的综合实力。医疗器械可以分为高值医用耗材、低值医用耗材、医疗设备、体外诊断等。根据用途，高值医用耗材又可以分为骨科植入、血管介入、神经外科、眼科、口腔科等九大类16小类，占比较大的是体外诊断、心血管、影像3类（如图12所示）。
随着国家各项产业政策的陆续出台和医疗卫生体制改革的不断推动，以及人口的结构性变化和人们医疗健康意识的提高，近年来我国医疗器械行业迎来了发展的黄金期，我国已经成为全球第二大医疗器械市场。行业的总产值逐年稳步提高，增幅也保持在较高的水平。2010年我国医疗器械行业工业总产值为1 000亿元，到2019年已经达到6 940亿元。2020年全球暴发新冠肺炎疫情，对于医疗用品的需求暴增，致使非行业企业也加入医疗器械生产行列中，因此2020年之后医疗器械的产值大幅上升。2016—2020年我国医疗器械行业产值如图13所示。
图12 医疗器械细分占比情况
图13 2016—2020年我国医疗器械行业产值
当前，现代医学加快向早期发现、精确定量诊断、微无创治疗、个体化诊疗、智能化服务等方向发展，对医疗器械领域的创新发展不断提出新的需求。预计未来五至十年，我国医疗器械产业与世界医疗器械市场的关联度将越发紧密，对我国的医疗器械制造工艺、新材料应用、研发水平等提出更高的要求，促使我国医疗器械产品从中低端向高附加值的高端产品转化。
2．医疗器械制造产业对数控机床装备的需求
医疗器械加工多采用多主轴机床和回转工作台等先进的医疗器械加工设备，与通常看到的加工中心及车床完全不同，它们的尺寸非常小、结构非常紧凑。从工件本身来说，与其他机械零部件具有很大的差别。植入人体的医疗器械首先要求表面光洁度非常好，精度非常高，不能有任何偏差。
难加工材料加工需求。目前医疗器械行业中应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金、钛及钛合金、镍钛形状记忆合金等几大类，此外还有贵金属钽、铌、锆等。这些材料大多存在加工难度大的特点。
可靠、紧凑的机床和夹具的要求。医疗器械加工设备需要能加工精度要求很高的小而复杂的零件，如骨头、关节替代件。工件材料、加工精度、表面光洁度等要求高，对机床、夹具、刀具、CAM（计算机辅助制造）软件等提出了极高的要求。工件通常在自动车床、多主轴机床和回转工作台等先进的医疗器械加工设备上加工。这些机床的特点大都是尺寸非常小、结构非常紧凑。医疗器械零部件加工的特点及其要求无疑推动了加工技术以及解决方案的发展。
脊柱、关节所用机加工设备较高端，创伤所用机加工设备数量大、品种多，涉及数控车床、电火花加工机床、快中慢走丝、加工中心、纵切等。脊柱类产品：脊柱类产品材质主要为医用纯钛和钛合金、不锈钢，主要工艺为机加工成形+阳极氧化。其中，脊椎融合器尺寸小、种类多，且受材料影响导致生产成本高；颈椎前路骨板对加工精度要求比较高。所以该类产品对五轴加工设备的精度和稳定性要求高。关节类产品：关节主要包括髋关节系统和膝关节系统，髋关节主要以车铣复合为主。其中，股骨髁目前主流的加工方式是五轴磨床，目前此类产品主要采用人工打磨，加工效率低，产品加工不稳定。膝关节骨垫采用高分子聚乙烯材料，3D轮廓曲面，对表面质量的要求较高。这种材料非常适合采用高速铣削。膝关节垫片目前主流的加工方式是三轴、四轴，产品本身与股骨髁配合使用，配合面会产生不断的摩擦，所以对产品表面效果要求高。创伤类产品：创伤类产品中的植入类产品包括接骨板和骨钉。骨钉是纵切加工。接骨板多采用钛合金材料，分为不同的规格尺寸，对加工效率和设备的加工柔性要求很高。接骨板的表面形状为3D曲面，在3D曲面上分布着多个通孔，主要分为两种加工方式：一是油压外形+五轴CNC（计算机数字化控制）加工孔；二是整体铣削，采用整体方料铣削而成。
在运动医学领域，主要是针对韧带、关节囊、肌腱等软组织的形态修复和重建。代表产品为韧带钛合金连接板、PEEK（聚醚醚酮）骨钉和配套手术耗材等。该类产品尺寸小，多为小孔和小沟槽。此外，为了防止患者在术后的日常运动中骨板摩擦割断手术连接线，要求接骨板沟槽边采用圆角过渡。