第28章 陸懷民革命性的技術思路

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  開學後的日子,像上了發條的鐘,規律而充實,轉眼間,就到了第二周的周三。

  這天上午,陸懷民只有一節《高等數學》課。

  下課後,他像往常一樣,背著書包往第三實驗樓走。

  書包里除了課本,還有那三本沈教授給的俄語教材。

  陸懷民基礎很好,自學能力更是驚人,短短一周時間,他就已經把那三本教材全部通讀了一遍,正開始啃細節。

  到了第三實驗樓二層,實驗室的門照例虛掩著。

  陸懷民推門進去,便看見沈一鳴教授正俯身在繪圖板前,手裡捏著一支紅藍鉛筆,眉頭緊鎖。

  周偉站在一旁,手裡拿著一份文件,臉上帶著些許焦慮。

  實驗台另一邊,一個扎著兩條短辮,穿著洗得發白的藍布工裝,戴著套袖的年輕女學生,正全神貫注地調試這一台光學測量儀。

  她神情專注,鼻尖沁出細密的汗珠,動作卻一絲不苟。

  「老師,廠里又來電話催了。」周偉低聲說,「說這批儀器月底前必須交付,不然整個項目都要延期。」

  沈一鳴沒抬頭,只是用鉛筆在圖紙上輕輕點了幾下:

  「我知道。但問題不解決,硬做出來也是廢品。」

  他頓了頓,朝實驗台那邊問道:

  「雪梅,你那邊模擬測試的數據出來了嗎?」

  被喚作雪梅的女學生就是沈一鳴從清華帶過來的另一個研究生李雪梅,她頭也沒抬,很乾脆地說道:

  「還差最後一組,溫度循環到三十五度區間的。數據初步看,線性補償模型失效得很明顯,誤差呈指數增長。和廠里反饋的現象吻合。」

  陸懷民放輕腳步走近:「老師,周師兄,李師姐。」

  沈一鳴聞聲抬起頭,看到是陸懷民,神色稍緩:

  「懷民來了。正好。有個實際的問題,你也來看看。」

  他對陸懷民招了招手,示意他到繪圖板前。

  陸懷民放下書包走過去。圖紙上畫的是一種精密傳動部件,結構複雜,標註的精度要求極高。

  「這是省里紅星光學儀器廠委託我們設計的核心零件,」沈一鳴指著圖紙解釋,「用於他們新研發的野外光譜分析儀。雪梅正在做的,就是根據廠里提供的工況數據,做溫升曲線。」

  周偉補充道:

  「零件是沈老師親自把關設計的,靜態精度沒問題。可廠里試製出來,一裝機運行,溫升超過三十度,精度就急劇下降,穩定性完全達不到要求。」

  「熱變形。」陸懷民脫口而出。

  「對,是熱變形,而且是非線性的、不均勻的熱變形。」李雪梅接口,隨後她拿著幾張剛繪出的數據曲線圖走過來,遞給沈一鳴:

  「老師您看,熱源集中在傳動軸承座附近,導致支撐平面發生局部不規則扭曲。簡單的材料替換或均勻間隙預留,解決不了這種問題。」

  沈一鳴審視著李雪梅遞過來的數據曲線圖,摸了摸下巴:

  「看來問題就出在這了,材料的熱膨脹係數在不同溫度下會有非線性變化,常規的溫度補償方法效果有限。所以廠里的工程師試了幾種常規的補償方案,效果都不理想。」

  他放下鉛筆,揉了揉眉心:

  「我原本計劃用有限元分析模擬熱變形規律,再針對性設計補償結構。但咱們實驗室那台計算機,算力有限,一個完整的溫度場仿真要跑十好幾天,時間來不及。」

  陸懷民仔細看著圖紙,陷入了沉思。

  在前世,他也接觸過類似的精密儀器熱管理問題。

  那時候的解決方案已經相當成熟,不僅僅有材料選擇和結構補償,更關鍵的是主動溫控系統和基於神經網絡的動態補償算法。

  但這是1978年。計算機還停留在電晶體和磁芯內存的時代,神經網絡更是天方夜譚。

  一切思考,都必須牢牢紮根於當下的技術條件。

  「廠里希望我們過去一趟,現場看看,」周偉說,「王總工說,也許實際觀察能發現圖紙上看不出的問題。」

  沈一鳴抬腕看了看手錶:「現在是九點半。懷民,你今天還有課嗎?」

  「上午沒有了。」


  「那好,收拾一下,一起去趟廠里。」沈一鳴摘下眼鏡,用衣角擦了擦,「實際問題是最好的老師。你雖然剛入門,但多看看現場,對理解機械設計沒有壞處。」

  他又對李雪梅吩咐道:「雪梅,你手頭模擬先停一下,關鍵數據帶上,走吧。」

  「好的,老師。」李雪梅利落地保存數據,關閉儀器,又從抽屜里拿出一個筆記本和幾份俄文資料塞進帆布包。

  十分鐘後,四人騎著自行車出了校門。

  車子是沈教授向系裡借的,兩輛二八式永久牌,半新不舊,但保養得不錯,鏈條上了油,騎起來還是比較輕鬆的。

  沈一鳴騎在最前面,李雪梅坐在他的后座,懷裡抱著裝資料的帆布包。

  周偉則載著陸懷民,緊跟在後面。

  自行車駛出校園區,上了通往城郊的大路。

  路面不寬,但還算平整,偶爾有拖著黑煙的拖拉機「突突」駛過,揚起一片塵土。

  「紅星廠在城東工業區,騎車得三十來分鐘。」周偉一邊蹬車一邊對后座的陸懷民說:

  「那廠子是『一五』期間蘇聯援建的老廠,主要生產光學儀器和測量設備,在省內算技術力量比較強的。」

  陸懷民「嗯」了一聲,目光掠過路旁的景象。

  這是他來到省城後,第一次離開校園區域。

  道路兩旁逐漸出現一些低矮的廠房,紅磚牆,水泥瓦,牆上刷著「工業學大慶」、「大幹快上,實現四化」的標語,字跡已經有些模糊了。

  一路上,沈一鳴騎得不快。

  而周偉跟在老師後面,偶爾會指著路邊的工廠廠房,給陸懷民簡單介紹:

  「那是紡織機械廠,主要做細紗機……那是水泵廠,他們的葉輪鑄造有點特色……」

  騎了約莫半小時,前方出現一片集中的廠區。

  高聳的煙囪,連綿的廠房,廠區大門是水泥砌的,門柱上掛著白底黑字的廠牌:「紅星光學儀器廠」。

  門衛是個五十多歲的老工人,穿著洗得發白的藍工裝,看見沈一鳴,連忙從門房走出來:

  「沈教授!您可來了!王總工一早就吩咐了,說您今天來,讓我直接領您去車間!」

  「老張,又麻煩你了。」沈一鳴下車,客氣地點點頭。

  「麻煩啥!您能來,是幫我們廠解決大難題!」老張笑呵呵的,幫著把自行車推到門房旁的空地上鎖好。

  一行人跟著老張走進廠區。

  廠區很大,道路兩旁栽著白楊樹,樹幹粗壯,看得出有些年頭了。廠房多是紅磚砌成的蘇式風格,高大寬敞,屋頂開著天窗。

  機器運轉的轟鳴聲從各個車間傳出來,空氣里瀰漫著濃重的機油味。

  路上不時有工人推著載滿零件的小車匆匆走過,看見沈一鳴,不少人都會停下腳步,恭敬地喊一聲「沈教授」。

  「廠里的王總工,是沈老師早年在清華的學生,」周偉低聲對陸懷民說,「畢業分配來這裡,幹了十多年了,等會兒見了,你叫王師兄就行。」

  陸懷民點點頭,默默觀察著周圍。

  這是他第一次真正走進1978年的中國工廠。

  與他前世記憶中現代化、自動化的車間相比,這裡顯得簡陋而粗獷:設備多是老式的國產或仿蘇工具機,漆色斑駁,許多操作仍依賴老師傅的手藝;車間裡照明不足,有些角落顯得很昏暗。

  但與此同時,他也能感受到一種蓬勃的的氛圍。

  牆上的生產進度表,紅箭頭努力向上攀升;黑板報上寫著技術革新的倡議和表揚;機器轟鳴聲中,透著一種要把要把落下的差距追上去的急切。

  「到了,就是這兒。」老張在一間掛著「精密加工車間」牌子的廠房前停下。

  車間大門敞開著,裡面比外面更吵。

  幾十台工具機排列整齊,車、銑、刨、磨各色設備都在運轉。

  一個穿著灰色中山裝、戴著眼鏡的中年男人快步迎出來,老遠就伸出手:

  「沈老師!可把您盼來了!」

  「王總工。」沈一鳴與他用力握了握手。

  王總工叫王澗,紅星廠的總工程師,就是周偉剛才介紹的沈一鳴的學生。


  他看起來才三十出頭,頭髮梳得很整齊,但眼裡的紅血絲和眉宇間的焦慮掩飾不住。

  「唉,實在不好意思,又得麻煩老師您。」王總工苦笑道:

  「項目卡在這個節骨眼上,上頭催得緊,廠里上上下下都急得嘴上起泡。」

  「問題不解決,急也沒用。」沈一鳴語氣平和,「走,去看看零件和現場情況。」

  一行人走進車間深處,來到一台相對較新的臥式鏜床前。

  幾個老師傅正圍在旁邊,低聲討論著什麼,個個眉頭緊鎖。

  工作檯上,固定著幾個已經加工好的零件坯料,旁邊還放著幾個裝配好了的成品,還有千分尺、百分表、水平儀等各式測量工具。

  「就是它。」王總工拿起一個成品,遞給沈一鳴。

  陸懷民也湊近去看。

  這是一台結構複雜的光學測量儀器,核心是一個精密的光學平台,通過一套複雜的齒輪和絲槓傳動系統來實現微米級的位移調整。

  熱變形的零件正是傳動系統的關鍵支撐座。

  「單看加工質量,沒得說,」沈一鳴仔細檢視著零件表面,點了點頭,「廠里師傅們的手藝,是過硬的。」

  「手藝好頂不住毛病刁啊!」王總工苦笑,「沈老師,這批儀器是省地質局訂的,要拿到野外去做礦脈勘探。荒山野嶺,溫差多大您也知道。儀器這麼嬌氣,出去就是一堆廢鐵。靜態尺寸我們複測了十幾遍,完全達標。」

  王總工說著,指了指旁邊一疊檢測記錄:

  「可一裝上主機,通電運行,溫度上來,精度就跑得沒邊了。尤其是這個軸承安裝面,」他手指點著零件上一個關鍵部位,「熱變形導致平面度超差,直接影響了整個傳動鏈的穩定性。」

  沈一鳴聞言點點頭,從口袋裡掏出一個小巧的放大鏡,仔細檢查著關鍵部位,又用手掂了掂重量。

  「材料用的是廠里自己冶煉的LC4鋁合金?」他問。

  「是,按您之前給的配方優化過兩輪,強度、輕量化都不錯,就是這熱膨脹係數……」王總工嘆氣。

  「主要熱源來自哪裡?」沈一鳴問。

  「電機發熱,還有傳動摩擦,」王總工對此了如指掌,「我們測過,連續工作兩小時,支撐座局部溫度能比環境溫度高三十五到四十度。」

  沈一鳴沉思著,手指在膝蓋上輕輕敲擊。

  周偉和李雪梅在一旁快速翻閱著那疊測量記錄和廠里之前嘗試過的幾種補償方案報告,眉頭越皺越緊。

  陸懷民盯著那個支撐座,大腦飛速運轉。

  前世的經驗告訴他,解決這類問題的思路不外乎三條:一是從源頭減少發熱,二是改善散熱,三是通過結構或算法補償變形。

  減少發熱受限於此時的電機和軸承技術,很難優化;改善散熱,工廠顯然已經試過;那麼只剩下補償這一條路。

  但1978年的補償手段,大多是靜態且被動的:比如預留均勻膨脹間隙,選用低膨脹合金。

  對於眼前這種非線性、不均勻的熱變形,效果有限。

  陸懷民在一旁默默思索著,而另一邊沈一鳴與王總工以及廠里的技術骨幹們討論了近一個小時。

  他們嘗試了幾種現場調整加工和裝配工藝的微調方案,但模擬測試的結果依然不理想。

  車間裡的氣氛越來越凝重。

  幾個老師傅抽著悶煙,眉頭鎖成了疙瘩。

  王總工額頭的汗擦了又冒,中山裝領口已經濕了一圈。

  沈一鳴教授盯著那個支撐座,沉默不語。

  周偉和李雪梅反覆翻看測量數據,試圖找出什麼規律,但那些非線性、不均勻的溫度-變形曲線像一團亂麻,根本理不出頭緒。

  陸懷民站在人群邊緣,目光卻一直沒離開過那個零件。

  他前世四十多年的工程師經驗在腦海中飛速翻湧,那些在二十一世紀看來司空見慣的技術思路,在1978年卻可能是革命性的。

  「老師,」陸懷民忽然輕聲開口,「我有一個不成熟的想法。」

  所有人都轉過頭看向他。

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