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【改革開放40年】（北一）重型數控龍（lóng）門銑床從無到有的發展曆程

2018-9-17 來源：（北京北一機床（chuáng）股份有限公司）作者：鄒春生

一、改革開放對機（jī）床製造（zào）業的拉動

1、需求的發展

中國的改革開放，極大（dà）地促進了經濟的發展，特（tè）別（bié）是中國市（shì）場經濟的發展。改革開放40年，中國的經濟發生了前所未有的變化，在原有（yǒu）工業體係（xì）比（bǐ）較（jiào）健全的良好基礎上，全麵實現了（le）極大的提升。我國裝備製造業（yè）作為經濟發展的基礎（chǔ），從跟從到並跑，再到一些領域的領先；機床作為裝備製造的基礎裝備——工業母機，隨之得以高速發展。40年（nián）來，中國機床工具行業不僅健全了體係，也補足了之前的（de）欠缺。

我國軍工（航天、船舶、兵器等（děng））、核（hé）電、海洋工程、礦山、船舶、化工等行（háng）業的發展，需要大型、多功能和高精度的（de）重型機床（chuáng），促（cù）進了我國重型機床的發展（zhǎn）。

2、“走出去”的影（yǐng）響

改革開放前，由於曆史性特殊原因，我國（guó）機床行業相比歐美、日本（běn）等工業發達國家，已經落後了很多。當時基本上還處於（yú）普通機床（chuáng）為主的狀態，數控機床、多功（gōng）能、多軸機床（chuáng）方麵更（gèng）是落後多年。同（tóng）樣，重（chóng）型機床作為行業標誌性的產品，也（yě）落後（hòu）了10年以上。

改革開放，從初期的引進國外先進產品、技術，到與先進的製造商合（hé）作，再到進入二十一世紀以來國家實施“走出（chū）去”戰略，加上國內機床行業自強不息，取得長足進步，如（rú）今已有能力、有實力走（zǒu）出去，參（cān）與國際市場的競爭。特別是與國外一些先進機床企（qǐ）業的合資合作（zuò），再進一（yī）步並購國（guó）外（wài）的先進機床廠家，使得我們行業有機會引進最先進（jìn）的機床產（chǎn）品設計、製造技術以及先（xiān）進的（de）機床設計理念。

3、國家（jiā）04專項的促進作用

機床行業是一個需要大量投入，並需要多年積累的（de）領域。由於基礎差、底子薄，在持續多年落後的情況下，僅有上述（shù）條件，還不足以使我們的機床在設計、製造及（jí）應用方麵追上國外的先進產品。我們的行業老領導和政府相關部門認識到，機床行業是國（guó）家裝備製造業極其重要的（de）行業，及時開（kāi）展了“04專項”的支持，開展共性機床技術研究，研發重點（diǎn）用戶需求的產品，建立產學研（yán）用（yòng）聯盟，發（fā）揮企業自身優勢，開展（zhǎn）了（le）卓（zhuó）有成效的專項研（yán）發（fā），開（kāi）發了一些標誌性的產品、技術，基（jī）本滿足了國防工業、重點項目和關鍵領域對機床產品、技術的需（xū）求。

4、企業的活力

改革（gé）開放40年，隨著經濟的發展，企業的經濟實力不（bú）斷增強，有（yǒu）一定實力進行產品、技術開發和技改投入，培養了研（yán）發、生產（chǎn）隊伍。

由於篇幅有限（xiàn），本文僅（jǐn）以北京北一機床股份有限公司（以下簡稱北一機床或北一）重型龍門產品的發展為例，見證機床行業在改革開（kāi）放40年來的發展。

二、北一重型（xíng）龍門銑（xǐ）床的發（fā）展（zhǎn）

1、發展曆史

北一（yī）機（jī）床的機床產品技術是在（zài）20世紀50年代引進前（qián）蘇聯的技術，從萬能（néng）銑床開始；60年代、70年代（dài）引進普通龍門銑床。這是在改革（gé）開放前（qián）中國機床行業的典型發展模式，並由（yóu）此建（jiàn）立了比較健全的機（jī）床行業體係。但（dàn）這（zhè）樣的發（fā）展模式也限製了行業（yè）的進步，再加上相對封閉的發展（zhǎn）狀態，使得機床行業很（hěn）難實現飛躍性的（de）發展（zhǎn）。

2、改革開放以來的發展

從80年代開始，北一機（jī）床有了與國外合作的曆史機遇，開始了與日本、歐美國家先進（jìn）企業的合作。其中，從與德國科堡公司的合作，北一機床開啟（qǐ）了重型數（shù）控龍門銑床（chuáng）的製造時代。通過合作，北一（yī）基（jī）本掌握了重型數控龍門機床的製造技術，建立了自（zì）主開發、製造的能力。但對於全麵滿足國防、重點領域的需求還（hái）有差距。

進入21世紀，隨著改革開放的持續深入（rù），機床行業的發展也（yě）在從量的發展轉到質的提升。北一機床（chuáng）借（jiè）著改革開放的大好形勢，在2005年（nián）並購了德國科堡公司，數控重型龍門的發展也發（fā）生了巨（jù）大變化，從重型（xíng）龍門向超重型龍門發展，同時向多功能（néng）、複合、多軸機床發展，其標誌性（xìng）的產品是2010年交付（fù）哈爾濱汽輪機有限公司的（de）XKA28105X300機床，是當時世界上綜（zōng）合指標規格最（zuì）大（dà）的數（shù）控龍門銑床，由此實現了從標準龍門銑床向超大、多功能、複合及多軸機床的跨越。

3、數控龍門機床標誌性產品介紹

這台（tái）XKA28105×300數控重型橋式龍門（mén）五（wǔ）軸（zhóu）車銑複合（hé）機床，龍門最大通過寬度10.5m，最大加工高度達7.5m，主軸功率105kW，主（zhǔ）軸最大扭矩9500Nm，配有大功率、大扭矩A/C軸機械式傳動擺角銑頭，可五坐（zuò）標聯動加工，配有直徑9.5m的車銑雙速數控轉台，承（chéng）重300t。該機床是目前世（shì）界上跨度最大的數（shù）控重型橋式（shì）動（dòng）梁五坐標車銑（xǐ）複合機床，主要性能指標達到國際先進、國內領先水平。

以下指標實現（xiàn）跨越式發展：

（1）龍門跨度：從5m向10.5m的發展，標誌著我們具備（bèi）了超（chāo）重型龍（lóng）門銑床的製（zhì）造能力；對於（yú）大型核電零（líng）件的加工實現了自主裝備加工的突破（pò）；

（2）滑枕行程：由2m擴展到（dào）了4m，使得自（zì）主龍門的加工範（fàn）圍（wéi）得到了突破，如大衝程船用柴油發動機滑道的加工、大型礦山（shān）設備零（líng）件的加工等；

（3）在龍門銑床上增加了雙速車銑轉台，具（jù）備了車銑複合的功能；可以實現大型複雜零（líng）件一次（cì）裝夾全（quán）麵加工，提高零件的加工精度和效率；

（4）配（pèi）置了大扭矩的機（jī）械擺角銑頭，實現了超重型龍門（mén）銑床的五軸加工（gōng）能力；可以實現大型複雜零件的加工，如多葉船用螺旋槳的加（jiā）工等。

此項目（mù）得（dé）到了04專項的支持，在有限時間內獲得了自主創新的成果。此台超（chāo）重型機床的成功研發，使北一得以實現超重型龍門複合銑床產品的全（quán）係列化，包括提（tí）供給首都（dōu）航天機械公司的XKA2780X80、提供給中信重工的XKAU2890X300、提供給江蘇新能源的XKA2890X150車銑複合龍門（mén）銑床。並且衍（yǎn）生出了以（yǐ）車為主的龍門跨（kuà）度達到13.5m的車銑複合加（jiā）工中心，用於核電關鍵（jiàn）零件加工。

三、數控龍門銑床研發理論的發（fā）展

對於數控龍門銑床的製造，我們過去僅僅（jǐn）停（tíng）留在製造環節，在理論方麵缺乏研究（jiū），沒有自己的標準、規範。在此台機床的研製過程中，與用戶、北京工業大學共同進行了超重型機床關鍵技術的理論和試驗研究，取得（dé）以下成果：

1、產品設計創新

支持模塊化的（de）超重型數控龍門移動式車銑（xǐ）複合（hé）機（jī）床數字化設（shè）計方法與規範。建立（lì）了基於數字驅動的機床數（shù）字（zì）化模型和完整的數字化設計方法與規範，解決了定梁/動梁、龍門移動/不移動主結構與不同的轉台、滑枕等功能部件之間的優化配置問題，能夠針對用戶個性化需求進行定製化生產，對市場變化的快速響應能力提升30%。

2、製造與工藝創（chuàng）新

（1）超長橫梁分段設計方法與高效製造工藝。首次實現了超長橫梁的分段（duàn）設計與製造（zào），提出了超長橫（héng）梁預（yù）起拱曲線（xiàn）優化設計與檢測方法，通過橫梁結合麵位置、連接螺栓數量及（jí）預緊力的分析與優化，解決了分段式超長橫梁因結合麵而帶來的加工精度下降難題。

（2）高速、重載靜壓（yā）支承係統設計與製造技術。在回轉（zhuǎn）類（靜壓轉台）、直線類（靜壓滑座、靜壓溜板以及全包靜壓（yā）滑枕等）靜壓（yā）支承功能部件仿（fǎng）真分析與精密製（zhì）造方麵形成成套專有技術，解決了超重型機床靜壓支承承載性能提升的瓶頸問題。

（3）大（dà）型結合麵特征參數辨識與建模方法。首次實現（xiàn）了麵向表麵接觸壓強的大型結合麵動靜特（tè）性預測，突破了耦合結合麵特征的整機建模（mó）與分析技術，實現了超重型（xíng）數控龍（lóng）門移動式車銑複合機床的裝（zhuāng）配與動力學特性預測可控，整機建模效率提高（gāo）了1倍以（yǐ）上（shàng）。

（4）超重型龍門機床加工過程中（zhōng）啟停衝擊動力（lì）學理論建模與測試方法。建立了床身到刀尖點的力與變形協調（diào）與傳遞方程，解（jiě）析了啟停衝擊載荷下結構件變形、結合麵、靜壓支承係統等多因素對重型龍門移動（dòng）機（jī）床耦合作用機理。

四、產生的經濟、社會效益

北一機床在超（chāo）重型數控龍門機床和重（chóng）型車銑複合機床領域，已（yǐ）實現銷售15台，銷售收入51069萬（wàn）元。項目帶動了企業（yè）產品、技（jì）術的衍生與擴展，一方麵帶動了北一機床雙柱重型立車產品係列的擴展，通過寬度擴大到13.5m，以車削功能為主，具備較強的銑削功能，並有多台銷售；另一（yī）方麵（miàn），產品（pǐn）最終帶動大規格（gé）工作台移動式車銑複合係列產品（pǐn）的研發（fā）和生產，加工跨度從1.5m到（dào）13.5m三個（gè）係列的產品規格發展，提升了企業的自主創新（xīn）能力，形成（chéng）了企業未來（lái）重型機床（chuáng）業務發展的支（zhī）撐。產品用（yòng）戶以電力設備（bèi）行業為主，並擴及航天、船用螺（luó）旋（xuán）槳等其他領域，其中2台已出口到韓國鬥山重工，用於加工核電設備。成為（wéi）企業（yè）推動產業轉型升（shēng）級的新亮點。

改革開放40年來，我國的經（jīng）濟發生了巨大變（biàn）化，重型數控龍（lóng）門銑及整個機床行業都實現了跨越式發展。如果沒有改革開（kāi）放，這些成績都是不可想象的。

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