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網(wǎng)上關(guān)注六代機(jī)，關(guān)注航母的下水，關(guān)注各種新技術(shù)和新產(chǎn)品的下線，但是你有沒(méi)有想過(guò)，制造上述產(chǎn)品所需的設(shè)備，它們又是被怎么制造出來(lái)的呢？
在工業(yè)和制造業(yè)領(lǐng)域，能夠制造大型設(shè)備的設(shè)備又被稱之為工業(yè)母機(jī)。顧名思義，這種大型設(shè)備就是機(jī)器的機(jī)器。
國(guó)內(nèi)的工業(yè)母機(jī)近年來(lái)已取得了階段性突破，不但國(guó)產(chǎn)率攀升到了一個(gè)新臺(tái)階，而且大規(guī)模的產(chǎn)品還用于出口。
但我們也要看到一個(gè)清晰的事實(shí)，由于國(guó)內(nèi)的工業(yè)母機(jī)才剛剛?cè)〉猛黄?，很多大型設(shè)備的精度和一些高端產(chǎn)品還存在差距。
具體的情況是什么樣？先來(lái)看一下工業(yè)母機(jī)在制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮的作用究竟是什么。
工業(yè)母機(jī)：既是基礎(chǔ)，也代表精度
通俗一點(diǎn)說(shuō)，工業(yè)母機(jī)是機(jī)器的機(jī)器，但在現(xiàn)實(shí)層面，比如制造戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)械設(shè)備本身，并不是依靠工業(yè)母機(jī)直接將這些設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)的。
工業(yè)母機(jī)的關(guān)鍵作用，是對(duì)一些基礎(chǔ)金屬以及其他材料的坯料或者工件進(jìn)行加工，經(jīng)過(guò)初步加工以后，這些材料能夠獲得所需的形狀和尺寸。
然后再使用這些被加工過(guò)了的材料，經(jīng)過(guò)組裝和制造，最終形成可以生產(chǎn)飛機(jī)的大型設(shè)備。說(shuō)白了，工業(yè)母機(jī)就是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。工業(yè)母機(jī)并不直接生產(chǎn)終端產(chǎn)品，而是為其他設(shè)備生產(chǎn)基礎(chǔ)零部件和模具。
而這些基礎(chǔ)零部件，則直接關(guān)系到所需設(shè)備的精度以及質(zhì)量，所以工業(yè)母機(jī)在制造業(yè)領(lǐng)域又代表著極高的精度。
簡(jiǎn)單一點(diǎn)來(lái)理解，工業(yè)母機(jī)所需的精度是不能出現(xiàn)絲毫的差錯(cuò)，尤其一些基礎(chǔ)部件的形狀往往很復(fù)雜，在進(jìn)行深加工時(shí)，圖紙上的尺寸是什么樣的，最終生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品也必須是什么樣。
例如工業(yè)生產(chǎn)所需的車床，一根直徑0.5米的金屬圓柱外圓，誤差要保持在5μm，這從精度上看就算得上是精密加工了。
高精度的工業(yè)母機(jī)，能精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)節(jié)，設(shè)備材料的定位、尺寸、形狀的完美塑造都可以做到精準(zhǔn)無(wú)誤。產(chǎn)品的整體質(zhì)量和一致性能夠有效保證。
工業(yè)機(jī)床我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中很少見(jiàn)到，但是大到汽車、飛機(jī)，小到金屬外殼、屏幕，包括攝像頭、鏡片等等，都要靠工業(yè)機(jī)床來(lái)加工。而這些工業(yè)機(jī)床，又是靠工業(yè)母機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的。
國(guó)產(chǎn)機(jī)床市場(chǎng)占有率達(dá)到31.9%
1949年以前，我國(guó)沒(méi)有工業(yè)制造能力，更不知道工業(yè)母機(jī)是何物。因此，在新中國(guó)成立之初，不要說(shuō)制造飛機(jī)、坦克，就連民用領(lǐng)域的卡車、拖拉機(jī)等，我們同樣沒(méi)有能力制造。
正因?yàn)槿绱?，?guó)家在制定第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)，將生產(chǎn)骨干機(jī)床以及籌建機(jī)床企業(yè)列為了重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)18家骨干型機(jī)床企業(yè)以及相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)都是在這期間完成的。
從第一臺(tái)機(jī)床，再到大中型龍門刨床，還有第一臺(tái)磨床等等，都是在這期間完成的。到了上世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)又啟動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的研制生產(chǎn)。
高端數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備之前曾被國(guó)家列為科技重大專項(xiàng)，經(jīng)過(guò)十幾年的攻關(guān)，國(guó)內(nèi)在工業(yè)母機(jī)的核心技術(shù)和產(chǎn)品上取得了突破。
正因?yàn)橛羞@個(gè)前提，我國(guó)的裝備及制造業(yè)發(fā)展才能更上一層樓。比如大飛機(jī)的制造，既然被稱之為“大”，機(jī)身的結(jié)構(gòu)件、起落架等關(guān)鍵部件，本身的體積就十分巨大，而且還是一個(gè)整體。
不是，拼接的部件需要一整塊兒生產(chǎn)，那么在生產(chǎn)的時(shí)候就要使用到超大型的模鍛壓機(jī)。為了研制出該設(shè)備，我國(guó)之前專門展開了技術(shù)攻關(guān)。
經(jīng)過(guò)自主設(shè)計(jì)，制造了8萬(wàn)噸級(jí)的末段壓機(jī)，飛機(jī)的起落架模鍛件、發(fā)動(dòng)機(jī)模鍛件，包括機(jī)身結(jié)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)自主制造，滿足了國(guó)內(nèi)大飛機(jī)的急迫需求。
除了大飛機(jī)，船舶制造也需要用到工業(yè)母機(jī)。大型船舶的螺旋槳制造技術(shù)要求極高，它的直徑可以達(dá)到十幾米。螺旋槳外表本身就存在復(fù)雜的弧度和曲面，尤其還要保證每個(gè)槳葉的光潔度。
如果技術(shù)不過(guò)關(guān)，大型螺旋槳的使用壽命將會(huì)大大縮短，同時(shí)船舶行駛過(guò)程中的噪音也會(huì)很大。
制造大型螺旋槳需要用到多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床這種高端裝備，我國(guó)同樣進(jìn)行了研制攻關(guān)，目前可以加工8米巨型螺旋槳。
同樣需要運(yùn)用工業(yè)母機(jī)的設(shè)備還有核電站的核電汽輪機(jī)，它的結(jié)構(gòu)包括低壓內(nèi)缸和高壓外缸等部件，整體結(jié)構(gòu)的尺寸很大，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，而且對(duì)精度要求很高。
如果制造技術(shù)不過(guò)關(guān)，將會(huì)直接影響汽輪機(jī)的安全系數(shù)以及使用性能，同樣需要運(yùn)用高端多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。
我國(guó)已經(jīng)研制出了數(shù)控重型橋式龍門五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合機(jī)床，這些設(shè)備是世界上最大規(guī)格的龍門機(jī)床之一，可以輕松制造超重型零部件以及其他大型設(shè)備。
根據(jù)工信部2022年公布的數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)的工業(yè)母機(jī)無(wú)論是技術(shù)還是市場(chǎng)占有率都取得了重大突破。
國(guó)產(chǎn)化的高端數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備過(guò)去沒(méi)有，現(xiàn)在已經(jīng)大批量投入生產(chǎn)以及使用，市場(chǎng)占有率過(guò)去不到1%，現(xiàn)在的國(guó)產(chǎn)機(jī)床占有率則提升到了31.9%。
數(shù)字化的刀具市場(chǎng)過(guò)去的占有率不到10%，現(xiàn)在的國(guó)產(chǎn)化率則提升到了45%。隨著一系列設(shè)備的完善和技術(shù)上的攻克，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)行業(yè)制造裝備的需求都完成了自主化生產(chǎn)。
比如汽車沖壓生產(chǎn)線，國(guó)內(nèi)新增的市場(chǎng)占有率達(dá)到了80%，世界新增占有率達(dá)到了40%。再比如發(fā)電設(shè)備的制造，過(guò)去相關(guān)設(shè)備主要依靠進(jìn)口，現(xiàn)在我們不但自己生產(chǎn)，而且也從進(jìn)口轉(zhuǎn)變成為了出口。
未來(lái)的方向是超高精度以及復(fù)合化發(fā)展
工業(yè)母機(jī)的發(fā)展從無(wú)到有，國(guó)內(nèi)在技術(shù)上取得的突破，由點(diǎn)慢慢形成了面，然后又從低端逐步轉(zhuǎn)型為高端，最終打開了制造強(qiáng)國(guó)的大門。
未來(lái)發(fā)展的道路還在延伸，圍繞工業(yè)母機(jī)下一步的主要方向是高性能化發(fā)展，所有設(shè)備效率不但要高，而且要保證超高精度。
因?yàn)橄乱徊揭獫M足的產(chǎn)品制造需求，主要是面向航空航天等更高端的發(fā)展領(lǐng)域，技術(shù)上要求高性能以及高復(fù)合化，同時(shí)還要保證智能化以及綠色化的發(fā)展。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新一代人工智能等技術(shù)接下來(lái)也會(huì)和工業(yè)母機(jī)等產(chǎn)品加速融合，設(shè)備要擁有適應(yīng)、學(xué)習(xí)、組織、感知等智能化的能力。
而且從另外一個(gè)角度去看，工業(yè)母機(jī)等設(shè)備如果不能繼續(xù)提升技術(shù)含量，如果不能繼續(xù)攻克更新的技術(shù)，其本身的精度還會(huì)下降，尤其是在持續(xù)使用的情況下。
工業(yè)母機(jī)的精度問(wèn)題
工業(yè)母機(jī)如果長(zhǎng)時(shí)間使用，就會(huì)出現(xiàn)精度下降的情況，這是因?yàn)樵O(shè)備本身的螺栓連接界面隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)發(fā)生磨損，也會(huì)發(fā)生螺母旋轉(zhuǎn)松動(dòng)、螺栓蠕變等問(wèn)題。
類似于結(jié)構(gòu)部件以及連接處的松動(dòng)，在接下來(lái)的使用過(guò)程中就會(huì)導(dǎo)致精度的減退，也會(huì)使得生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品出現(xiàn)形變。
可能有人會(huì)覺(jué)得，既然使用會(huì)導(dǎo)致精度下降，那如果不用，是不是就意味著磨損會(huì)降低呢？實(shí)際的情況并不是如此。
工業(yè)母機(jī)本身制造的結(jié)構(gòu)件都是大型甚至超大型的，而且制作工序很多，基礎(chǔ)界內(nèi)部也會(huì)殘留大量的應(yīng)力。如
果沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分的時(shí)效處理，工業(yè)母機(jī)在使用過(guò)程中應(yīng)力會(huì)漸漸釋放，所以不管有沒(méi)有在工作，都會(huì)導(dǎo)致安裝基準(zhǔn)改變，從而引起精度的下降。
一旦工業(yè)母機(jī)的精度出現(xiàn)問(wèn)題，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品就會(huì)面臨各種各樣的風(fēng)險(xiǎn)。
不夠精準(zhǔn)的零部件如果安裝使用，設(shè)備本身就會(huì)出現(xiàn)磨損、震動(dòng)、噪音增加等一系列問(wèn)題，而這些問(wèn)題不但會(huì)降低機(jī)器的壽命，還會(huì)引發(fā)事故隱患。
尤其是像汽車制造、航空航天、國(guó)防軍工等行業(yè)，對(duì)精度的要求極高，一絲一毫的差距能都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。
所以，工業(yè)母機(jī)的精準(zhǔn)問(wèn)題以及精度維持的問(wèn)題，對(duì)機(jī)器本身來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。但是在現(xiàn)實(shí)層面，精度的維持，尤其是長(zhǎng)時(shí)間維持恰恰很難。
國(guó)產(chǎn)精度維持不足一年
從整體來(lái)看，國(guó)內(nèi)工業(yè)母機(jī)產(chǎn)品雖然取得了重點(diǎn)突破，但是要保證設(shè)備的精度維持，目前依然需要做進(jìn)一步的技術(shù)攻關(guān)。
市場(chǎng)上半數(shù)以上的國(guó)產(chǎn)設(shè)備精度維持存在明顯不足，保持的時(shí)間往往不夠1年。對(duì)比之下，國(guó)外生產(chǎn)的一些高端同類設(shè)備，精度維持可以達(dá)到5年以上。
這種明顯的差距會(huì)影響到高端制造業(yè)產(chǎn)品的整體質(zhì)量，所以工業(yè)母機(jī)下一步的技術(shù)攻關(guān)和發(fā)展之路確實(shí)還很長(zhǎng)。
我們需要正視存在的差距，在發(fā)展中解決精度維持的問(wèn)題，尤其是對(duì)精度維持性的系統(tǒng)研究。接下來(lái)在新的技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)該建立自身的技術(shù)體系，全方位的去看待和解決問(wèn)題。
結(jié)語(yǔ)
從時(shí)間上來(lái)看，德國(guó)、日本、瑞典等國(guó)家的工業(yè)母機(jī)產(chǎn)品，至少經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的技術(shù)迭代升級(jí)，所以在精度維持上，他們的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了較高水平。
國(guó)內(nèi)的技術(shù)層面，我們現(xiàn)在是取得了生產(chǎn)的重大突破，但是對(duì)于工業(yè)母機(jī)本身精度的退化規(guī)律，以及背后存在的機(jī)制等問(wèn)題，在研究上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
也因此，我們不能只取得階段性突破就止步不前，還要正視發(fā)展中存在的其他問(wèn)題。只有在發(fā)展中去解決問(wèn)題，我們的技術(shù)進(jìn)步才能持續(xù)。
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