星河計劃第四次全體會議結束後的第三天,一份密密麻麻印著五號字的《星河計劃第二批技術攻關任務清單》就擺在了宋顏教授的辦公桌上。
呂辰、錢蘭等人,以及積體電路實驗室各組組長圍在桌旁。
“第二批技術攻關任務清單一共513條。”
宋顏點了一要煙:“咱們所負責牽頭的有67個。落到咱們室就有35個,主要集中在晶片設計、體系架構、行業標準這幾個方向。”
謝凱拿起這份厚厚的清單,上面密密麻麻的寫著技術任務的相關指標:“我數了一下,崑崙工程配套晶片相關的任務有7個。專用計算機晶片5個。靜態儲存晶片3個。分散式輔助設計系統的通訊標準和介面6個。還有計算機網路的預研課題4個。剩下的是材料、工藝、測試方面的支撐課題。”
宋顏揉了揉眉心:“你們知道這些課題裡,最難的是哪個嗎?”
“晶片設計相關的好說,這是咱們的本行。”第一組的組長道,“難的是那4個網路預研課題。”
吳國華看了一眼呂辰:“要我說,根子還是出在呂辰身上,你在會上提的那些通訊協議的技術設想,給理論組增加了大麻煩,這不,反擊就回來了。”
諸葛彪嘿嘿道:“陳教授下手是真狠,6個通訊標準和介面還不夠,計算機網路預研都給整了出來,真不愧是帶金絲眼鏡的。”
錢蘭道:“呂辰提的對,如果計算機之間能互相說話,那就不只是算得快,是能一起算。這個方向,比單純提高單機算力重要得多。”
呂辰有點不好意思,他給大家作了一個羅圈揖:“我只是提了一個大概的方向,具體怎麼做,還得理論組和計算機所的人來定,誰知道陳教授就要給我們加擔子,連累大家了,改天我請客,去第一食堂,給大家整一桌。”
“那你可以帶好酒,我早聽說,正陽門小酒館的老闆娘和你熟,她家十年的陳釀……”
“對對對,得何師傅出手。”
眾人哈哈笑了起來。
鬧了一會兒,柳工道:“顯示控制晶片,第二版流片下午就能結束,還是六十套。”
宋顏教授道:“嗯,大家抓緊驗證,如果沒問題,下週就能送到計算機所。計算機所是追得太緊了,幾乎一天一個電話,我實在受不了。”
錢蘭道:“我們下午去驗證室盯著。”
諸葛彪、呂辰、曾祺也跟著點頭。
宋顏又交待了一些工作,大家才散去。
下午兩點,呂辰推開驗證室的門。
屋裡已經到了好幾個人。
錢蘭趴在實驗臺上,對著一臺示波器,手指按在探頭夾子上。
諸葛彪站在她旁邊,手裡拿著一份測試報告,眉頭擰成一個疙瘩。
曾祺坐在角落裡,面前的桌上攤著一沓資料表格,鉛筆夾在耳朵上,正在翻最後一頁。
“怎麼樣?”呂辰走過去。
錢蘭直起腰,把示波器上的波形調出來讓他看:“六十套,功能完好的31套,良率51.7%。”
呂辰盯著螢幕上的波形,方方正正的脈衝,邊緣整齊,但有幾處的幅值明顯偏低。
“問題出在哪兒?”他問。
錢蘭從桌上拿起一塊晶片,放在放大鏡下:“掃描時序發生器,有大概四分之一的片子,幀同步訊號偶爾會丟一個脈衝。不是每幀都丟,是跑一段時間才丟一次。復現很難,但確實存在。”
呂辰湊到放大鏡前。
銀灰色的陶瓷封裝,表面印著“KL-XC01”的字樣,引腳光亮。他用鑷子輕輕撥了撥引腳,沒發現異常。
“原因呢?”
諸葛彪把測試報告遞過來:“我們懷疑是時鐘分配網路的問題。掃描時序發生器需要z的基準時鐘,但晶片內部的時鐘緩衝器驅動能力不夠,帶不動後面所有的負載。跑一會兒,溫度上來,驅動能力下降,偶爾就丟一個脈衝。”
他指著報告上的一行資料:“同樣的毛病,集中在同一批次的十五片裡。其他的沒問題,說明不是設計問題,是工藝波動導致的個體差異。”
錢蘭拿起一塊晶片,對著燈光看了看:“除了時鐘分配網路,我懷疑時鐘緩衝器的設計餘量也有問題!”
呂辰想了想:“有道理,理論負載是8個門,實際我們留了12個門的餘量。但工藝波動下來,有的片子只有9個門的驅動能力,剛好卡在邊界上。”
“那就留16個門的餘量。”諸葛彪說,“面積大一點沒關係,但要保證最差的情況下也能跑。這是硬規矩,以後所有時鐘相關的設計,驅動能力餘量至少翻一倍。”
曾祺在本子上記了一筆,我這就去安排。
呂辰又道:“計算機所那邊,機櫃和映象管都準備好了,就差這晶片。”
錢蘭把那塊晶片放下:“31套能用的,全部送到計算機所。剩下的29套,留在這裡,做失效分析。31套,夠他們裝31臺驗證機。但要說真正跑起來,還得等下一版改完。”
呂辰點點頭:“好,讓他們先跑起來,有問題再改。我們這邊,爭取年前把第三版的設計定下來,開年就送流片。”
錢蘭看了一眼表,已經快四點了:“我把能用的晶片整理好,裝箱。彪子,你寫一份簡要的測試報告,把問題和改進方案都寫清楚。明天一早,我兩送到計算機所。”
諸葛彪應了一聲,轉身去忙。
第二天一早,呂辰直接去了紅星軋鋼廠的老廠區。
自從老廠區的產線集體搬遷到鐵路另一邊的新廠區後,這一片紅磚廠房就安靜了下來。
高大的煙囪不再冒煙,偶爾一兩個工人推著板車經過,車輪碾過碎石,發出沙沙的聲響。
但走進那些車間和倉庫,又是另一番景象。
原先各大車間,現在變成了各種實驗基地廠模擬線、熱處理實驗室、精密機床實驗室、驚雷專案組的辦公區、工業陶瓷試驗基地……
呂辰從主路拐進一條小巷,在一排低矮的平房前面停下來。
這是老廠區邊緣的一排倉庫,原來是放備件的,現在被隔成了一個個小間,分給那些小型課題當辦公室和實驗室。
呂辰推開其中一間的門。
一股機油味和煙味撲面而來。
屋裡擺著兩張繪圖桌拼成的大桌子,桌上攤著圖紙、測試資料、幾個拆開的電機和齒輪箱。
靠牆的架子上放著各種零件,彈簧、螺栓、齒輪、軸承,分門別類裝在小盒子裡。
牆角堆著幾塊鑄鐵平板,上面架著電機和減速箱,旁邊連著一臺示波器和一個穩壓電源。
七個人圍在桌子旁邊。
雷應元站在最前面,手裡拿著一支鉛筆,正在一張草圖上畫著甚麼。
毛建華坐在他旁邊,翻著一本筆記本,眉頭緊鎖。
鄒明和王磊蹲在牆角,對著一臺拆開的電機,一個拿著萬用表,一個拿著螺絲刀。
趙大江站在實驗臺前,盯著示波器上的波形,一動不動。
小王和小張在角落裡,正在給大家泡茶。
聽見門響,所有人都抬起頭。
“呂師兄。”雷應元放下鉛筆,站起來。
呂辰走進去:“怎麼樣?遇到麻煩了?”
雷應元說:“呂師兄,我們自己能解決。就是……可能需要多一點時間。”
呂辰拉了一把椅子坐下:“我既然來了,就別藏著掖著了。一個一個說,甚麼問題。”
沉默了幾秒,毛建華第一個開口:“呂老師,扭矩控制的問題。”
他把筆記本翻到某一頁,遞過來:“我們用的是電流檢測法。電機電流越大,扭矩越大。理論上,設定一個電流閾值,到了就斷電,螺栓就擰緊了。”
呂辰接過筆記本,看了一眼上面的資料。
“但測試的時候發現,同樣的穩壓電源、同樣一個螺栓,連續擰五次,每次的感覺都不一樣。”毛建華的聲音裡帶著困惑,“有時候擰到一半就停了,有時候螺栓頭都擰花了還沒停。電流閾值怎麼調都不準。”
呂辰把筆記本放下,拿起桌上一個電機,翻來覆去看了兩眼。
銀灰色的外殼,上面貼著一個手寫的標籤,標著型號和引數。
“你們測過電機在不同溫度下的電流嗎?”
幾個人愣了一下。
雷應元先反應過來:“師兄你的意思是……電機發熱?”
“對。”呂辰把電機放下,“連續擰五次,電機溫度在上升。冷態和熱態,繞組電阻不一樣,電流也不一樣。你們用恆定的電流閾值去判斷扭矩,當然不準。”
他拿起鉛筆,在紙上畫了兩條曲線。
一條是溫度上升的,一條是電流下降的。
“這是電機溫度-電流-扭矩的關係圖。溫度升高,電阻增大,同樣電壓下電流減小。但你們需要的扭矩是恆定的,所以電流閾值必須隨溫度變化。”
他轉過身,看著毛建華。
“兩個方案。第一,用熱敏電阻貼在電機上,實時監測溫度,查表修正電流閾值。這個方案精確,但多一個零件,多一條線,可靠性會下降。”
他頓了頓,又看向鄒明和王磊:“第二,不用電流法,改用機械式扭矩離合。鄒明,你們的齒輪箱裡能不能加一個彈簧壓緊的摩擦片?扭矩到了,摩擦片打滑,電機空轉。這是純機械的方案,簡單,可靠。”
鄒明蹲在地上想了想,站起來走到桌前,拿起一張齒輪箱的裝配圖看了半天。
“能。”他指著圖上的一個位置,“這裡,輸出軸和齒輪之間,可以加一個摩擦片。用彈簧壓緊,扭矩超過設定值就打滑。彈簧的剛度要算準,不然要麼打滑太早,要麼打滑太晚。”
呂辰點點頭:“那就去算。算完了做實驗,彈簧換三到五個規格,找到最合適的。記錄下來,以後這就是經驗公式。”
他在本子上寫了一行字,然後抬起頭看著所有人:“扭矩控制的兩條路,電流法加溫度補償,機械法加摩擦離合。都試試。哪個簡單可靠用哪個。記住,工廠裡用的東西,不是越複雜越好,是越不容易壞越好。”
毛建華在本子上飛快地記著,鄒明也拿著那張裝配圖,跟王磊小聲討論著甚麼。
呂辰等他們記完,又問:“還有呢?”
毛建華又開口了:“電機發熱的問題。連續擰螺栓超過二十個,電機就燙得不敢摸。再繼續用,電機外殼開始冒煙,漆包線的味道都出來了。我們擔心電機燒燬,不敢繼續測試。”
呂辰把那個發燙的電機拿起來,看了看外殼上的溫度標籤。上面用紅筆寫著“測試樣機3號,注意高溫”幾個字。
“你們算過電機的額定工況嗎?”
毛建華翻出筆記本:“額定電壓24V,額定電流2A,額定扭矩……但我們測試的時候,電流經常跑到5A以上。”
“為甚麼?”呂辰問。
沉默了幾秒。
王磊蹲在牆角,小聲說:“因為擰螺栓的時候,電機堵轉了。堵轉電流是額定電流的好幾倍。”
“對。”呂辰點頭,“電扳手的工作特性就是間歇性堵轉。你不能用連續執行的電機來幹這個活。”
他拿起鉛筆,在紙上畫了一個電機的工作時序圖。
“擰螺栓的過程:啟動→加速→衝擊(堵轉)→停止。大部分時間電機在堵轉狀態。你們選的電機,散熱設計是按連續執行來的,堵轉的時候熱量散不出去。”
他轉過身,看著毛建華。
“三個方向。第一,換電機。選短時定額的電機,專門為間歇性堵轉設計的,繞組更粗,散熱更好。第二,加散熱。在電機外殼上套鋁散熱片,或者用小風扇吹。第三,改控制策略。擰一個螺栓就停幾秒,讓電機涼一涼再擰下一個。”
他把鉛筆放下,看著所有人:“你們自己權衡,是改硬體還是改用法。但有一條要記住,去問問軋鋼廠的工人師傅。他們用手動扳手擰螺栓的時候,也是擰一個歇一會兒。你們設計的電動工具,不能比人工還嬌氣。但也不能讓工人等太久。這個平衡,你們去找。”
他在本子上寫下:電機熱管理,選型、散熱、工作制。
鄒明站起來,手裡拿著那個打壞的齒輪箱:“呂老師,齒輪箱打齒的問題。”
他把齒輪箱拆開,從裡面倒出幾個碎齒輪。
銀白色的齒面上,有兩個齒已經齊根斷掉,斷口處有一圈一圈的紋路,像樹的年輪。
“測試到第50個螺栓左右,齒輪箱裡‘咔’的一聲,扳手不轉了。拆開一看,二級傳動的齒輪打掉了兩個齒。”
他把斷齒放在桌上,用鉛筆指著斷口:“我們分析了一下,材料強度不夠?還是齒輪模數選小了?”
呂辰把斷齒拿起來,湊到窗前,藉著外面的光看了一會兒。斷口上的紋路很清晰,從齒根開始,一圈一圈往裡收,最後在中間留下一個小小的亮面。
“你們倆說得都對,也都不全對。”
他走回桌前,拿起鉛筆在紙上畫了一個齒輪的受力分析圖。
“材料強度是原因之一,但不是根本原因。你們看看這個斷口,不是一次性過載斷裂,是疲勞斷裂。說明齒輪在反覆衝擊下慢慢裂開的。”
他指著齒輪箱的裝配圖:“問題出在齒輪和軸之間的配合間隙。你們的齒輪裝在軸上,是滑配還是過盈配合?”
鄒明說:“滑配。因為要拆裝方便,我們留了毫米的間隙。”
呂辰搖搖頭:“毫米的間隙,在靜態下沒問題。但電扳手工作的時候,是衝擊載荷。每一次衝擊,齒輪都會在軸上晃動一下,產生微小的撞擊。幾千次下來,齒根就疲勞了。”
他放下筆,看著鄒明和王磊。
“兩個方案。第一,改過盈配合。齒輪熱裝到軸上,拆是難拆了,但不會晃。第二,如果非要滑配,在軸上開鍵槽,用鍵來傳遞扭矩,不讓齒輪在軸上轉。”
他頓了頓,又說:“還有第三個方案,改材料。但那是最後的選擇。先改結構,結構改完還不行,再換材料。記住,能用結構解決的問題,不要用材料去堆。材料是貴的,結構是便宜的。”
鄒明把那幾個斷齒小心地收進一個信封裡,在信封上寫了一個“待分析”的標籤。
王磊在旁邊翻著機械設計手冊,翻到“過盈配合”那一章,開始計算熱裝溫度。
呂辰又陸續看了幾個問題。
離合機構打滑不穩定。
他建議在摩擦片表面加工細小的花紋,增加摩擦係數,同時調整彈簧的預緊力,讓打滑的閾值更清晰。
開關位置不舒服,握久了手酸。
他建議多找工人師傅試握一下,問問他們的感覺。
電源線從手柄尾部出來,老是折來折去,裡面的銅絲已經斷了兩次。
他建議在手柄底部加了一個橡膠護套,裡面加了一段彈簧,讓電線有一個緩衝段,不會在同一個地方反覆折。
……
呂辰把眾多問題一個一個過完,站起來,走到門口。
呂辰回到研究所主樓的時候,已經中午。
才坐下沒多久,王衛國來喊,劉星海教授召喚。
來到劉星海教授的辦公室。
“教授。”
劉星海放下手裡的檔案:“進來。”
呂辰走進去,在對面坐下。
劉星海把手裡那份檔案遞過來:“你看看這個。”
呂辰接過來,是一份紅標頭檔案,抬頭印著紅標,文號很靠前。
《關於成立156廠的決議》。
他一行一行往下看。
“……為落實三線建設戰略部署,經國務院批准,將156工程處遷往西安,與原紅星電子廠合併,成立156廠……”
“……承接星河計劃相關成果生產工作,專司紅星一號、紅星二號計算器、崑崙系列計算機等產品的批次生產……”
“……156廠隸屬國防科委和工業部雙重領導,人員編制、物資供應、產品銷售納入國家計劃統一管理……”
“……156廠定位為6305廠的下游單位廠負責晶片研發與試製,156廠負責成品組裝與批次生產……”
呂辰把檔案看完,放在桌上。
劉星海看著他:“看完了?”
“看完了。”
“有甚麼想法?”
呂辰沉默了一會兒:“156工程處遷到西安,是早就定的事。把紅星電子廠並進去,承接星河計劃的成果生產,也是順理成章。6305廠專注晶片,156廠專注成品組裝,分工明確。”
他頓了頓:“而且,放在西安,比在北京安全。”
劉星海看了他一眼,沒接這個話茬,從抽屜裡又拿出一份檔案。
“再看這個。”
呂辰接過來,是一份工業部的批覆檔案。
《關於同意紅星軋鋼廠組建紅星工業探測儀器分廠的批覆》。
“……同意紅星軋鋼廠在現有工業監測實驗室基礎上,組建紅星工業探測儀器分廠……”
“……主要生產裝置振動監測系統(電子耳朵)、紅外測溫槍、微波探傷儀等工業探測裝置……”
“……分廠實行獨立核算,自負盈虧,產品銷售面向全國工業戰線……”
呂辰把檔案放下:“這個也批了。”
劉星海點點頭:“批了,方教授高興得不行,說終於不用在倉庫裡做實驗了。”
他又從抽屜裡拿出第三份檔案。
呂辰接過來一看,是一份人事任免通知。
《關於孫濤等同志職務任免的決定》。
“……免去孫濤同志紅星軋鋼廠黨組書記職務……”
“……免去李懷德同志紅星軋鋼廠廠長職務……”
“……任命李懷德同志為紅星軋鋼廠黨組書記、6305廠廠長、紅星工業研究所支部書記……”
“……任命原鞍鋼副廠長劉聞蟬同志為紅星軋鋼廠廠長……”
呂辰把檔案看完,放在桌上。
三個人事變動,三份檔案,三件事。
劉星海靠在椅背上,看著呂辰:“小呂,你怎麼看?”
呂辰沉默了幾秒:“好事!”
劉星海笑道:“你說的對,是好事!”