51.矿车轮专用机床

田力耕到槐树岭矿冶公司所属机修总厂担任厂长还不过两个多月，就遇到一件颇为棘手的问题，这就是要对厂里的一项重大技术革新项目——矿车轮加工专用设备做出决策。他必须决定厂里“该不该”、“值不值得”搞这个项目，以及如要搞，究竟采用哪一方案，即“怎么搞”等这样一些问题。而且时间很紧迫，容不得他仔细斟酌、反复推敲，他必须当机立断。他是一厂之长，对这个项目上马还是下马，有最后拍板权。说紧迫，一是公司正不断催促厂里立即将明年度大型革新、科研项目及技术措施的计划和预算呈报审批；二是厂里的舆论和气氛使他感到优柔不得。众目睽睽，大家都盯着他，看他将如何决定！

田力耕今年已经 54 岁，不算年轻力壮了。他从 1954 年大学机械系毕业，

就分配到这个矿冶联合企业来工作，到现在已经近 30 年了。起初，他在公司下属一个矿山的设备科干了一年多，然后就被调到这个厂来。一开始也是搞设备维修工作。1958 年，他由技术员晋升为工程师，当了两年技术科长。然后被任命去抓几种矿山设备的试制工作，成立了一个工种齐全的小型综合车间，叫“试制车间”，由他任主任。这是一段很有趣也很有益的经历，可惜1965 年工厂机构改革，该车间被撤销，他被调往金属加工车间当主任；接着

是“文化大革命”，挨批、靠边站、下放劳动；直到 1970 年，他才调离该厂，去另一矿山抓基建工作，后来升为设备副矿长。这次调回机修总厂，是“旧地重游”了。

机修总厂是为整个矿冶公司下属各厂、矿生产备用零、部件的，也制造一些非标准设备。它的规模随着整个公司的扩充而发展，从 50 年代初的百把

人，发展到今天的 1600 多人，成为拥有从木模、铸铁、铸钢、锻造、铆焊等

毛坯车间，到金属加工、电气修理、热处理、设备维修等 10 个车间、10 科 1 室的中型工厂。主要设备有 3 吨电弧铸钢炉、3 米 4 立车、12 米龙门刨，精密设备有齿轮磨床和座标螳床；技术力量也不算薄弱，工程师、技术员、老师傅好几十个。总之，在附近地区，这个厂要算“响◻◻”数一数二的机械厂了。

田力耕这回重返本厂，荣膺重任，他是有条件大展宏图的。事实上他也打算大干一番。一来中央从十一届三中全会以来的方针、政策为工业发展提供了良好背景条件；二是他体健无病，精力尚足；三则厂里新任命的党委书记诚恳谦逊，与他配合无间。他在本厂的老同事、老部下众多，情况又熟悉，而且他在本厂过去政绩斐然，在群众中颇有好评与威信，他是能有所建树的⋯⋯但，忽然来了这么一个头痛的难题。

矿车轮加工问题，不是什么新问题了，在 50 年代就曾研究过，但一直未能解决。井下开采，在本公司主要靠矿车运送矿石，公司下属各矿总计拥有数千辆各种型号矿车。井下的恶劣环境，使矿车轮磨损严重，常需更新。及时提供备用矿车轮的任务，历来由机修总厂承担。本公司矿车轮共有四种规格，结构大同小异，类似火车轮，不过尺寸略小。外圈轮缘有一凸边，靠幅板与轮毅相连。按最早的设计，它是用 45 或 50 号炭素钢铸成。由于铁模铸造的冷激作用，轮缘硬度较高，且精度要求不严，所以轮缘保持毛坯面，无需加工；轮毅端面要安装档盖，需要加工，但光洁度要求也不高。不过在轮毅芯孔内要安装轴承。这一来，不但芯孔轴承档内圆面当洁度要求较高，其尺寸精度及形位精度要求也甚高，特别是两端轴承档的同心度、平行度，直

接影响安装精度和车轮寿命；加之铸钢浇冒口残余存在，使切削阻力大增，更加重了加工的艰巨性。

轮缘外径视车轮规格而定，从 350 至 450 毫米不等。传统的加工工艺，是在通用车床上加工而成。由于外缘较大，需在 C630 中型车床上进行。先将一端轮毅端面车好，再车好这端芯孔轴承档。为了保持两端轴承档同心度与平行度，要在车好的一端先放入专用芯轴，然后翻转 180°，利用蕊轴定位，车好另一端轴承档。

这种工艺显然是不合理的，用蕊轴定位，往往并不能保证必要同心度。车轮外径较大，而厚度却较小（100mm 左右）。在这种中型通用车床上加工，刀架拖板只反复在这样短的一段距离内作往复运动，在切削力较大的情况下长期工作，使车床面这一小部分磨损严重而精度下降，但整个床面其余部分却不能用上，“苦乐不均”，颇不合理。每年要加工数千只这种车轮，则每月必有数百。

任务一来，许多车床同时突击同一种工作，在轮坯要翻转 180°时，车间起重能力有限，天车照顾不过来，工人们往往只好爬到车床上，用双手抱住轮坯，必要时还要挺着肚子去帮助一下，以人力来给轮坯翻身。轮坯重达100 余斤。这不但很不安全，而且中年工人简直无能为力，只有身强力壮的小伙子才能勉为其难。人力不济，只好等候天车，造成窝工。工人们和车间干部早就强烈要求解决这个问题了。

田力耕根据自己在工厂和矿山两方面的工作经验，深知要彻底解决此问题，最合理的办法应由冶金部，甚至国家经委、计委统一考虑解决。因为这种矿车不仅本公司使用，全国冶金部下属厂矿，甚至煤炭系统也都使用。如果国家设置专厂，集中制造这类矿车轮，供应各矿山，从而可以采用专用设备，不但质量可以大大提高，生产效率也能大见改善，成本也会下降，又解放了各矿的部分通用机床以供他用，显然是最合理的。

但要达到此要求，必须先实现设备标准化，可是这谈何容易。以本公司为例，它原接收了旧中国留下的一批日本式矿车，再后又补充了国产及苏式矿车，以及从北欧引进的矿车进厂。“文化大革命”时期，各种制度都被当作“管卡压”而“砸烂”了，各矿山甚至各经管者本人都可根据个人需要和好恶，擅自修改原设计。这样，矿车规格更是八仙过海，种类繁多。粉碎“四人帮”以来，屡加整顿，总算统一成四种主要规格。但要想再进一步统一，因为牵扯过多，要实现统一需对许多方面作相当彻底的改动，实际上不可能。正是这种历史的演变所造成的局面，使矿山不得不建立自己“小而全”的机修单位，以不合理、不经济的小批量方式，生产自己用的车轮。

因此，机修厂要加工矿车轮，这在相当长一段时间内，怕是无法回避的事实了。那么，是沿用多年采用但却不合理的老工艺，还是另辟蹊径，设计和制造一台先进的、高效率的矿车轮加工专用设备？如果决定是后者，则应采纳什么样的方案？这种方案本厂有无条件实施？是否值得作此投资？经济效益与技术性能如何？⋯⋯这问题看来象是一项纯技术性的决策，实际上远为复杂，它不仅包括经济性因素，还有背景复杂的人际关系因素，甚至有些政治性因素也搀杂在内，这正是田力耕为难之处。

一般情况下，人们对每件事的态度，总可划为三种：赞成与支持，反对与抵制这两种极端，以及持中间态度的“中间派”。机修厂职工对矿车轮加工专用设备的态度，大体也可归纳为三类，但很突出的一点是：不论三派中

哪一派，对此问题都很关注，这也是事实。

赞成派的主将，是新任科研科科长陈念欣。这个陈念欣，田力耕可是很熟悉的。他是 1956 年分配到公司来的那批大学生中最年轻的一个。他先在矿山时与田力耕就在同一科室，以后又同调来机修厂，成了他手下一名干将。这是个很有个性的人，总是干劲十足，精力充沛。所以他虽然已有 50 岁了，田力耕还常习惯地叫他“小陈”。他工作颇有闯劲和韧性，简直有点百折不回的气概，敢说也敢干。可惜 1958 年被划成“右派”，加上他又很“顽固”，拒不认“罪”，以致一度送去劳改，尝了一年多铁窗滋味。可是他这个人尽管个人生活受到如此的挫折，却好象丝毫未接受教训，回到机修厂，他仍然好提建议、意见。难怪有人说：“陈念欣尾巴翘得那么高，才打下去，一不小心，它又翘起来了。”他对矿车轮加工专用设备的关心由来已久，后来简直到了入迷的程度，朝思暮想。传说他某回冬天半夜，忽然来厂里画图，说是睡醒时灵感萌发，想出车轮专机一种方案，怕天亮就忘了，赶紧来画草图。

陈念欣并非单枪匹马。他虽然到这次就任科长前，一直只是一名普通工程师，厂里推崇他，追随他的人却不在少数，其中颇多青年技术人员和青年工人。在支持者中最引人注目的是田力耕的前任，老厂长黄必行。黄老今年60 岁了，他 50 年代初从部队转业，就在这机修厂担任领导。他虽然文化不高，但几十年在机修厂的工作经历，却使他对“机修专家”的称号当之无愧。田力耕一到厂，就在黄厂长领导下工作，他很尊重这位老首长，觉得他为人正直、有魄力、敢负责。当这回田力耕来接任时，黄老曾语重心长地关照他说：“者田呀，我马上要退休了，一件事放心不下，就是咱厂这矿车专机的事。这事没办妥，我心不安。你得认真抓一下才行，不能再拖了。”黄老的态度并不使田力耕觉得意外。这个厂素有自制设备武装自己的传统。事实上，厂里 60％的机床是本厂自制的。前不久铸钢车间搞成了气动多工位矿车轮铸坯机，更使黄老尝到了甜头，本想一鼓作气，拿下加工专机，却到了退休年龄，壮志未酬。

“反对派”阵线似乎没这么清楚，但这股力量却不容忽视。厂党委宣传部副部长王保全就曾两度晚间到田家登门拜访。虽然政工部门对这项技术革新项目关联不大，但王保全却很热心地向田厂长提供背景情况和忠告。老田对王保全也很熟悉，他 50 年代入厂，原是钳工，出身贫农，小学文化，工作一贯勤恳踏实，尤其能恭顺地按领导指示办事，入党很早，常被评为先进；除了“文革”之初，被人当“铁杆老保”冲击一下外，可说一帆风顺，如今已是副部长了。

老王似乎对陈念欣有些个人成见，是否两人过去有过冲突，老田不清楚。但他觉得老王的态度并不奇怪，可以理解，并有一定代表性。当然，对老王的话不能全信，例如，他甚至说陈念欣可能“有政治野心”，“拉帮结派”，理由是陈在“七·二一工人大学”教了几年课，把他的学生拉得很紧，如今这帮人都散居全厂要位，成了一股势力。这显然有点言过其实，甚至是危言耸听了。但老王对陈的有些批评性意见却也是事实，如他说陈“狂妄自大”。对陈的“狂劲”，老田是确有体会的。老王又指出“文革”一开始，群众给他贴了许多大字报，其中不少就是揭露他“贪大求洋，劳民伤财”，“不惜拿国家资金去搞个人试验”，“让公家出学费，自己捞知识、经验”等等。陈搞过的许多革新，有不那么成功的，甚至还有完全失败的，这也是事实。最令田厂长意外的，是老王对老厂长黄必行支持陈搞矿车专机的分析。他说：

“陈念欣的右派是在黄厂长手里打的，老厂长如今觉得有点过意不去，所以百般迁就安抚他。”老王还提醒田厂长别忘了“文革”之初，人家攻击他“支持和重用坏人”的教训，并忧心忡忡地劝他一定要冷静客观，三思而行，这项革新风险太大，而这是田厂长上任放的“第一把火”，一旦失败，影响他在厂内外的威望。老田觉得这些意见是现实的、是值得考虑的。

田厂长觉得，陈念欣热衷于矿车轮加工的革新，绝不能说是心血来潮，一时冲动。他对这个问题确是深思熟虑，是经过长达数年的酝酿的。早在 1970 年他下放到车间时，他就亲自参加了矿车轮加工操作，并就开始琢磨这个项目了。他为此搜集了大量资料，先后构思了 12 种方案，进行比较。他把这些方案的示意图搬到厂长办公室，向老田详细地汇报了他设想的演变过程，并逐一剖析这些方案的利弊，给了老田深刻的印象。

陈念欣说，他觉得非搞专用设备不可。但一开始，他想的只是最简单的立车方案，即造两台简单而结实的“土”立式车床，专门加工矿车轮，仍然采用蕊轴来保证两端轴承档的形位精度。两台立车分别加工轮坯的两端，而由侧面一台专用起重设备（平衡吊）负责轮坯翻身和转移。立车的设计，本厂有一定经验，外地机床厂更有成熟技术可以借鉴。他进而考虑提高立车的自动化程度，采用液压驱动的转塔刀架，自动加轴承档，轮毂端面的加工由侧刀架完成。这个方案投资不大、切实可行、上马快、把握大，但只能克服原工艺的部分缺点，使安全得到改进，减轻了劳动强度，而工效并无显著提高，同心度仍无充分保证。当方案拿给操作工人和车间干部去征询意见时，他们都不喜欢这主意。他们说：“立车不是好办法，车屑不易排出、测量也不方便。而且，既然要搞，就要力争最先进的技术，根本改变旧工艺，争取提出有自己特色的玩意来。”这给陈念欣很大触动。

后来，当他在带“七·二一工人大学”学员外出参观，搜集设计资料时，看到了一个兄弟矿山已经制成了一台矿车轮加工专用机。以他们的经验为基础，他提出了另一方案，是一台环台式多工位组合机床。由于工件外圆不加工，不能作为定位基准面，所以要采用随行夹具。轮坯装在卧轴式夹具内，夹具则安装在一个环形转台上。转台外边沿幅射方向布置有许多动力头滑台。转台隔一定周期旋转一定角度，使工件在各工位由各动力头依次进行加工。车轮的形位精度由动力头安装精度及转台定位精度保证。由于加工过程被分解为许多工步，生产率大大提高了。但很快就发现人家的办法不符合本厂要求。因为那个矿山的车轮结构不同，蕊孔中只有一端有轴承档，环台内只要布置一台动力头加工内端面就行了，而本矿的车轮两端都要加工轴承档，如果在环台内布置多台动力头，势必使环台直径过大，从而不现实。

于是他们师生又拟出了直线型多工位自动加工线方案，前述方案的随行夹具仍予保留，但环台被展开成直线，两侧布置多台动力头，工件在各工位依次接受加工，在终端卸下后，空的夹具被抬升到顶部辊道，溜回起点。这种方案可以大量借用成熟的标准设计，设计量减少很多，把握增大。问题是它的生产率过高，按照计算，本厂全年加工量不到半个月就做完。其余 11 个半月闲置，利用率太低，加之成本较高，显然不适合于本厂情况。

陈念欣最后构思出的是一种双面镗床方案，这显然是他的“宠儿”，是他的“得意杰作”，田力耕在听他的介绍中感觉到了他的激动。据陈说，前几个方案共同的缺点是仍不能保证轴承档的同心和平行，从克服这一缺点出发，他才想出了镗的方案。轮坯本身旋转起来，这个问题便自然解决了。于

是设想轮毂端面仍由横向刀架来加工，两端轴承档则由轴向刀架承担。一次加工不能达到要求，便采用顶部装设转塔刀库，由一只机械手逐次换刀的方案。他认为这是一项独创，虽然机械手及刀库都有先例可借鉴，但用在这种条件下，还是首次，改善了刀架的刚性，减少了对加工精度的要求。最后剩下的问题，便是轮坯的旋转支承了，这是方案能否可行的关键。轮坯在加工过程中，两端都分别承受很复杂而巨大的切削力，其中既有径向的，也有轴向的。陈念欣说，他原来想找到现成的大型双列滚锥轴承，但很难获得。继而他发现，即使获得了，它所允许的最高转速只有每分钟 320 转左右，远不

及本厂经验探明的、要达到所要求表面光洁度的、每分钟 600 转的水平。他只好放弃了“吃现成”的奢望，苦思冥想新的途径。在上海某厂参观时，他看到人家的一项革新采用的是最新的液体静压轴承新技术，效果良好。该装置也是承受双面径向和轴向负荷的，只是尺寸比车轮专机要求的小多了。因为他们所要加工的轮坯，最大外圆直径为 450mm，加上夹具，轴承内径至少要达到 800mm，这是没有先例的，设计无现成经验可循。于是他请一位精通流体力学的老同学为他做了理论推导和计算，结论是，这种轴承可以造出来并能满足工作要求，但承受油膜的理想厚度只有 0.023mm，这意味着轮坯夹具外径与轴承内径间的间隙要求很高，超出本厂设备所能达到的加工精度。可是陈念欣说，反正只有一只这样的零件要加工，可以争取厂外协作。事实上，他已通过同学，得到了上海一工厂代为加工的承诺。

陈念欣极力向田厂长解释：这项革新是有充分把握的，不能算是一场冒险。因为它经过了长期准备，有理论依据，有大量成熟技术可借用，又有独创性，在某些方面属于国内首创，具有突破性意义。这个方案曾介绍给省内两家工科院校的有关教师和上海几家大厂的设计人员，得到他们的支持和赞扬。陈念欣强调：本厂多年来墨守陈规，过于保守，如果这一革新成功，将起到振奋人心的巨大作用，远超过纯技术性和经济性的意义，也将大大提高本厂的声誉，是值得一试的，他还让老田看了一张列有各方案预算的表。老田看了一下，凭他的经验，马上清楚看出这只是个粗略估算，好些项目没考虑进去。但无论如何，它提供了各方案间的初步成本比较。

陈念欣的热情确使田厂长感动，但经验告诉他，不能感情用事。这样重大的技术革新，当然得听取本厂总工程师魏民先的意见。魏民先已年届 6 旬，也是老田的老同事、老相识了。他解放前毕业于某大学机械系，工作经验很丰富，可是由于曾在伪空军工厂中工作过，从 1952 年来厂，在历次政治运动中，他总是首当其冲受冲击，是名副其实的“老运动员”，加上旧社会养成的世故，魏总变得十分谨小慎微。老田记得“文革”中有人在大字报上赠他一幅对联：上联是“大概或者也许是”，下联是“但是恐怕不见得”，横批是“无可奉告”，倒刻划得很生动准确。如今落实了政策，魏总当选市政协副主席，政治地位大为改善，但他已颇现老态，名为“总工”，实际上已不大问事，充其量只起个顾问作用罢了。魏总在职工中威信不高，陈念欣有时毫不掩饰对这位前辈的轻视。可是魏总修养很好，炉火纯青，不动声色。

当老田征询魏总对于此项革新的意见时，他很谦逊他说：“因为年老力衰，未能具体过问此事，不便乱说，还是领导和群众商量决定好。”他又赞扬了陈念欣的干劲，说：“陈科长勇于进取的精神可佩”。这种态度在老田意料之中，当老田坚持请他消除顾虑，大胆地提出见解时，魏总终于婉转地道出了他的顾虑。他首先表示了对静压轴承的担心。他说，陈念欣的设计虽

有详尽的理论计算作基础，而且也有上海先例的证实，但此项目中的轴承内径达 800mm，最高转速高达 600 转/分，则外圆的线速度就相当高，是否将破坏油膜的静压性能，是不能不考虑的。他说，曾将这点提醒过陈，陈马上搬来一篇英国论文，指出此线速度远不及文中所提的临界速度。但魏总觉得文中的临界速度数值过高，令人怀疑可能有印刷或其他错误，不得不慎重对待。魏总继而提出，有许多技术，如这样复杂的电气液压自动控制系统，在国内先进工厂虽早已实现，在本厂则无经验可循，还是要从最不顺利的情况下来考虑问题。例如，那些大量的电器、液压元件有无把握可以购得？如需自制，成本和质量都得考虑。这些他也曾提醒陈科长，但他拍胸说，他的好几位在外地大厂工作的亲友保证能支援这些元件。可是魏总觉得通过私人关系不是可靠的保证。总的说来，魏总认为，即使技术上无问题，这个项目的经济效益也值得好好考虑一下。本厂的矿车轮品种多达四种，而每种需要量又有限，采用这种高效率的专用设备，利用率一定较低，而且由于自动化程度较高，每次变更车轮品种，需作大量调整工作，不但费工费时，也影响精度。在生产安排方面，本厂传统是“细水长流”，即每一个月几乎都要生产一批车轮，包括多种品种。生产安排是按各矿所报备品计划进行，所以造好后，各矿即可领运回去。如今若用专机。必须全年集中生产，一次将全年所需某一品种车轮全部造出。且不考虑设备闲置，光是制成品的库存费及资金积压，就不容忽视。而且，魏总吞吞吐吐他说：“这么先进的设备，本厂无先例可循，即使质量能保证，它的维修也将使许多本厂十分稀缺的高级电工、钳工陷入其中，是否值得，需要考虑。”总之，魏总以为这种高效率的专机对于小批量、多品种的生产组织，从原理上来说，本身就是矛盾的；而且这样一项重大革新牵涉面极广，必须使各方面工作跟上，才能配合良好，运转正常，例如，刀具的标准化及供应问题，就不能不包括在内。魏总说，按现代化管理的要求，这种革新理应有详尽的可行性分析、论证、比较，运用一些先进的数量分析手段，才能做出合理决策。魏总最后又反复强调，他绝对无意给群众泼冷水，对群众发明创造的无穷潜力是完全信任的，而且事实上对于群众在这场革新中表现出的敢想敢于的精神，他十分钦佩。可惜他虽有心眼上大家，奈何已届垂暮之年，力不从心，深感惶惑惭愧云云。

田厂长觉得魏总的意见是中肯而重要的，值得认真对待。这位老专家完全从技术和经济的角度来看待这问题。可是这个问题难道真是单纯的技术性和经济性问题么？他想起了昨天晚上来拜访他的那几位青年技术员们殷切的表情和坦率的请求。他们说：“田厂长，这可不是一件单纯技术性的问题，您得看到它在打破我们厂沉闷僵化局面方面的作用。搞这项革新，将不仅对我们起个技术练兵的作用，对我们的思想也是一场很好的考验和锻炼，将为我厂造就一批过硬的技术队伍带一个好头。开创局面总会有风险，有困难，但我们相信这都能克服。例如，我们承认这设备利用率会偏低，但我们难道不能想办法去接受外面兄弟矿山的订货，让它全年都开动起来么？田厂长，这项革新的影响对我厂是很深远的，有些后果不是用金钱能计算和衡量得了的，现在大家都在望着您，您可要做我们的坚强后盾呵！”

田力耕想：“今晚下了班，我要系统、全面地想想这问题，理出一个头绪；还要听听别单位老朋友的意见，他们可能更会客观些。然后就下决心，不能再拖了。”