工业霸主-第3章

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杂的理论和无数方法的集合。说句实话，工艺对各种理论的要求相当高，由于它牵扯的方面太多，故而难度很大。一个好的设计师，本身的知识就要包括要具备好的工艺知识，能够利用各方面的理论知识去找到工艺方法。不要以为方法就是没什么技术知识含量的，其实它的技术知识含量相当高。

如要加工一个超长轴或超大件，现有的车床不能完成，可牛X的工艺师会设计出巧妙的装夹具，用它去完成加工，这其中要用各种理论证明装夹具能保证加工件要求的精度。在机床的生产过程中有大量的装夹具，这些装夹具保证了机床的精度。

不论机床的哪部分，一旦有了更好的理论分析，往往就意味着机床又开始进步了。

顺便赛点私货，我看了一些机械相关的专业书籍，对作者进行比较，发现一个有趣的现象。在国外，尤其是小白们一谈起就KC发白的发达国家，往往这些作者的工作经历是某著名大学毕业，在业内闻名遐迩的企业干到总工、研究所负责人、首席专家什么的，到4050岁回到大学，出任教授、系主任之类的。他们写的书，理论和实际结合的相当好，提出的理论和方法不仅是看起来先进，而且很有说服力，很震撼人，对实际工作很有指导。相比之下，在国内，现在更常见的现象是博士毕业后就留校，一路干到教授、系主任，或一直在某研究所干，一直干到高级研究员、负责人。他们写的书，比之前者就差的远了。再加上，工作以来经常看到很多大学（包括国内公认的牛X大学）的教授们，一个个30出头，在外面接项目干，满口的理论让人无法反驳，可事实却经常在打他们的脸。我常想，如果我是教育部长，就下令，没有在工厂干满10年的，不能出任大学教授，没有干到相当于总工的，不能出任系主任。此处强烈欢迎打脸。

六、伟大的工业化大生产（标准化、自动化及流水线，爆武器海的必备）

本章原是准备在“牛B的数控时代”这一章节中写的，后来发现还是的专门写一章才行。谨此向读者们道歉。

人类进入伟大的工业时代，一夜之间，物质财富急剧增长，各种产品向潮水一样涌出，让人目瞪口呆。反应在军事上，伟大的单炮塔皇冠T34海就是工业化生产顶峰的一个代表杰作。什么？你说米格21海和f16海，让我们热血沸腾的是无比宏大的机械化时代的一战和二战，如果是穿越到电子时代的，请看下一章。

很多小白一穿越，就大喊特喊标准化，以为标准化就可以极大提高产品生产率。究其原因，是因为今天的很多宣传上宣传标准化是极其重要的。他们孰不知这背后的深刻含义，简单的将标准化理解为工业化大生产的唯一条件。

标准化，其本身的目标是：

1、装配变简单，降低了对熟练工人的要求，从而提高了装配这个环节的生产效率。

2、实现零部件的完全替换，产品的维护变简单，得到用户的欢迎。

3、随着生产的社会分工，标准化对此有着积极的意义。对于机床供应商和工艺人员来说，只需研究在这种情况下如何制造更好的设备和加工工艺，从而提高设备的性能以及加工能力。

标准化的实现，必须要随着加工设备的精度提高，测量设备具有快速测量能力等条件才可以在大规模的工业生产中发挥优势，否则的话，代价太大，得不偿失。关于工业化的大规模生产，决定性的因素是机床的性能，比如，一个工厂理论上最大的生产能力由加工设备来决定，和是否标准化无关。现代的各种加工过程的优化生产方式，如很多人嗨的不得了的流水线方式，只是充分利用加工设备，减少其它的人为影响生产效率的因素而已。

在这里，加工设备主要是各种专业机床和后来的各种自动化机床及流水线，具体原因在下面说。

测量设备主要是量规。因为用通用量具，测量对工人要求高，花的时间多，不适合大规模工业化生产的要求。而量规的种类是很多的，往往还要定做，不是买几个就行的。如果这两方面都保证不了，那就降低标准化的要求吧，采用按公差分组匹配的方法解决问题，这也是历史上长期采用的方法。如步枪直到大米的M16出现后，才真正实现零部件的完全替换。

还有，要实现标准化，必须作大量的实验，从而编制出合理的公差表，否则就会对生产造成极大的困扰。举个列子，枪械的加工中长期使用按公差分组匹配的方法，但到底什么样的公差分组才能将枪匹配的好呢？如果公差分组不当，装配出来的枪自然有的好有的差，无法实现公差分组的目标，反而会给自己造成极大的麻烦。

所以说，标准化是必要的，但必须要有相关的其它方面配合，否则反而会降低生产效率。因此，直到一战前，标准化才开始真正进入工业化大生产。

人类进入工业化时代以来，机床的一条明确发展路线是：效率更高、生产成本更低。而在我们前面提到的以车床为代表的通用机床，在很长时间中加工效率增长是很低的，除非无限增加工人和设备，产量是上不去的。那么，人们是如何解决这个问题的？

这一点，如果有人去过工厂，就明白了，大批量生产的工厂所用大部分机床是专用机床，不是我们常说的通用机床（这里说的专用机床是相对概念，并不是说它只能加工某样不能做任何改变的东西）。比如，螺栓等标准件，历史上一开始是用普通车床加工出来，但加工效率低（想想工人要多次切削，每次都要仔细对刀）、成本高（将一根圆棒夹在上面，最后切削出一个小小的螺栓，材料浪费极大，而且加工中对工人要求也高），于是米国人就研制出了专用的机床和工艺，虽然要多个机床才能完成全部加工，可生产效率得到极大提高，对工人的要求也降低了。工业化大生产这样开始初步显现它的威力，而不是像以前一样靠人数去完成大规模生产。在南北战争中，大米靠此初步具备了爆后膛连珠枪海的能力，而所需人员和国家的负担比这在以前的历史上的任何时代都小。工业母鸡，在这方面初步发挥出了它的巨大威力。独国人看到这一点，在19世纪开始了它的追赶。

随着工业化的发展，人们对大批量的生产要求越来越高，终于，机械时代的最伟大标志出现了，这就是小白们嗨得不得了的流水线。我们先看看小白们最喜欢谈的福特T型车：

1913年；福特应用创新理念和反向思维逻辑提出在汽车组装中，汽车底盘在传送带上以一定速度从一端向另一端前行。前行中，逐步装上发动机，操空系统，车厢，方向盘，仪表，车灯，车窗玻璃、车轮等。第一条流水线使每辆T型汽车的组装时间由原来的12小时28分钟缩短至10秒钟，生产效率提高了4488倍！

但这里请大家注意两个问题：

1、10秒是流水线上下来两辆汽车的间隔时间，而不是一辆汽车装配所需的完整时间，一辆汽车装配所需的完整时间（从流水线的这一头进去到那一头出来的时间）并没有降低多少，或者说流水线的分工并行方式并不能降低这个时间多少。也就是说，分工并行的生产方式本身并没有提高多少工人的劳动生产率。而分工并行的生产方式本身历史是很悠久的，并不是福特的发明。流水线是分工并行的生产方式的一个极好应用。很多小白作者往往将分工并行的生产方式等同于流水线，这是完全错误的。分工并行的生产方式人类有生产以来一直都是，在中国古代被称为统筹法，宋代的丁谓（原来写成沈括，在此感谢范公公的指正，如果你能出宫就更好了）在修理皇宫时将这个方法用的非常好，上了教科书。但从在此之前从没有人将这个方法用到像福特这个地步，这是因为当时的技术水平达不到，无法实施。

2、为了降低这个完整时间，提高工人的劳动生产率，福特研究了很多方法，如：把装配汽车的零件装在敞口箱里，放在输送带上，送到技工面前，工人只需站在输送带两边，节省了来往取零件的时间。而且装配底盘时，让工人拖着底盘通过预先排列好的一堆零件，负责装配的工人只需安装，这样装配速度自然加快了。再后来，又将工人的动作加以标准化，研究降低每一步工序的时间，即管理人员用秒表测量工人完成这个加工工序的各种动作的时间，找出最快的动作，以后这个工序的工人只能用这个动作去工作，厂方也按这个时间来安排工作流程。这个方式在卓别林的电影《摩登时代》中有很好的表现。什么？你没看过？那你写什么2战的架空文，去爆什么海？BS100遍。

那么，对于劳动生产率提高的真正利器是什么呢？小白作者要能大规模生产，爆一个又一个XX武器海的神器是什么呢？

灯光准备，它就是以组合机床为代表的专业自动化机床（含凸轮轴控制的机械化自动机床）！！！

什么？数控机床之前就有了自动化机床？没错，不要以为没有计算机就不能自动化生产了，凡是一听到自动化就和计算机联系在一起的可以拖出去TJJTDS了。

下面摘抄一段组合机床的介绍：

组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。一般它采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至上百倍，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件（如飞轮、汽车后桥半轴等）的外圆和端面加工。

最早的组合机床是1911年在美国的格林里公司创制，用于加工汽车零件。1926年，美国在组合机床的基础上建成第一条自动生产线（加工汽车底盘）。

1911年，米国，加工汽车零件。你注意到没有？有人可能反应过来了。没错，这是福特汽车能大规模生产、流水线能震惊世人的基础！

上面这段关于组合机床的话是否有点糊涂，没关系，我来详细举个列子（以镗床为列，因为这种组合机床最好了解）进行说明：

如果有一个齿轮箱，里面有3根轴，那么有3对孔要加工。用通用镗床，要将齿轮箱放在镗床上，用夹具固定好。开始加工第一个孔。这里请注意，镗床上加工件是不动的，通过伸出高速旋转的镗刀（你可以将它想象成古代的戈，只不过这个戈伸出的刀头可以横向移动，以适应要加工的不同孔径），在加工件上将原来的毛糙的粗孔镗成要求精度的孔。加工完后，收回镗刀，测量加工的孔径误差是否达到要求，如果没有达到，调整镗刀的加工尺寸，重新加工。下面加工第2个孔时，必须松开夹具，移动齿轮箱，将第二个要加工的孔精密对准镗刀的旋转中心，以保证两孔之间的中心距，用夹具夹好后，调整镗刀的加工尺寸，再加工第2个孔。当然，良好设计的夹具在中间可以降低对工人对孔的要求。

将一面的3个孔加工完后，加工另一面的3个孔。这时，即使在夹具的帮助下，对孔都相当难了，因为一对孔之间的同心度要求很高。这3个孔加工出来是很不容易的。

有人会提问了，为什么不一次加工一对孔？原因有以下2点：

1、两孔之间的距离一般都比较大，镗刀伸那么长，在加工中受的力会让刀杆弯曲，从而达不到要求的精度。

2、即使上一点解决，经常这两个孔的孔径不一样，无法一次完成加工。

如果这些孔中有台阶孔（这样的孔的截面形状是个凸字形，外面是大孔，里面是小孔），问题就更复杂了。工人在加工大孔时必须仔细注意进刀量，以防大孔加工的浅了或深了。

从上可看出，在这种情况下，加工是很麻烦的，生产效率很低。即使福特再厉害，也没有办法。那么针对这个齿轮箱的组合镗床表现如何呢？

它有3对镗刀，分布在镗床床身的两边。每对镗刀之间的同心度完全满足齿轮箱孔的同心度要求，任两队镗刀之间的中心距就是孔之间的中心距。齿轮箱在镗床床身上用夹具固定后，加工时，3对镗刀同时工作，一次就将孔全部加工完毕。而且镗刀是定制的，刀的加工孔径是固定的，就是要加工的孔的直径。如果有台阶孔，那么对应的那把镗刀就是组合刀具，即刀杆上有两个靠在一起的刀头，前一个是加工小孔的，后一个是加工大孔的。镗刀前进到一定位置时，就同时将这个台阶孔加工完。在这里，判断加工是否完毕不是靠工人的眼睛和经验，而是通过行程开关来完成。当镗刀进刀时，带动一个铁块之类的东西在镗床床身边上移动。当镗刀进刀到要求的加工完成位置时，铁块刚好碰到行程开关，从而触发电信号，这个电信号反馈到镗床的控制柜中，通过继电器等电器让控制镗刀进退的传动系统反向工作，镗刀就自动收回来了。

在这个过程中，工人只需简单的在夹具上装卸齿轮箱，按下开关按钮即可。整个加工过程中是自动化完成。相比以前的加工方式，其对工人的要求之低，加工效率之高，简直是天壤之别。当然了，这样的组合机床技术是很难的，制造要求是很高的。

将多台组合机床用流水线的方式组成自动生产线，终于，大规模标准化、工业化生产的大门彻底打开了。

我曾经去过国朝某柴油机厂，参观过该厂的一条坦克发动机生产线。几十台组合机床和其它专用自动化机床组成一条流水线，将发动机生产出来，生产效率是极其吓人的。一个箱体传到某个组合机床上，在机器的轰呤声中，多方向多个组合刀具同时伸出，短短的十几秒内自动加工完要加工的多个孔或面。工人在全过程中的工作就是，通过房梁上的吊钩移动它到机床上用夹具将它固定，按一下开关完成本道工序的加工，然后再松开夹具通过房梁上的吊钩将它移到传送带上。中间如果有的工序花的时间长，传送带在那前面就有分岔，接多个一样的组合机床，以避免加工中的堵塞，好让整个生产线无需停顿，效率达到最高。就连轴的最后一道抛光工序，都是用机床完成。一个机床上装上多根轴，在每个要抛光的圆面上套一个特制的皮带，机床工作起来，这些要加工的轴不停旋转，皮带将它们抛光。在整个生产过程中，对工人的要求降到最低，产品的质量完全是靠设备来保证的（当然工人要将加工件在夹具上装夹到位），平时只需定时检修设备的精度即可。这些设备的铭牌上标明它们都是50年代末60年代初制作的。

当然这套技术是国朝当年从苏联那学来的，但要加工发动机和生产设备都是国朝自己设计生产的。从此我明白了什么叫工业化大生产，也知道了苏联是如何爆T34海的。

感兴趣的童子还可以去看一下电影《战争之王》，它有一个非常有名的片头，被好事者称之为“一颗M1943子弹的一生”。这就是一个子弹自动化生产线的全过程，当然它主要是凸轮轴控制的机械化自动机床组成。这里简单说一下什么叫凸轮轴控制，凸轮，外形像个梨，装在轴上，凸轮上面有一个杆。电机带动轴和轴上的凸轮转，由于