文 | 钱钱
编辑 | 阿景
12月2日清晨,大连理工大学的精密仪器实验室里,91岁的王立鼎院士正眯着眼调试一台光学干涉仪。
阳光透过窗户照在他布满老茧的手上,这双手曾在微米级的齿轮上雕琢出中国精密制造的起点。
今天是他的生日,学生们准备了蛋糕,他却摆摆手说,“先把这批基准齿轮的误差数据测完。”
从1965年接手国防雷达齿轮任务算起,王立鼎在精密制造领域已经扎根六十年。
这六十年里,他带着团队把中国精密制造的误差从微米级压缩到纳米级,从被西方封锁到建立自主基准体系。
中国制造业能在全球竞争中站稳脚跟,离不开这样一批在微观世界里较真的“精度脊梁”。
从“卡脖子”到“破局”,1960年代的齿轮攻坚战
1965年的冬天特别冷,长春某研究所的车间里,31岁的王立鼎盯着一张瑞士齿轮图纸发呆。
当时冷战铁幕正严,国防雷达系统急需的超精密齿轮被西方死死封锁,国内连加工设备都凑不齐。
所里把任务交给他时,老工程师拍着他的肩膀说,“这活儿在国外得五年,咱们最多给你两年。”
王立鼎那会儿刚从吉林工业大学毕业五年,中专学的实操技术加上大学的理论功底,让他比纯书生懂工艺,比老技工懂原理。
他带着三个徒弟,把车间角落的几台旧机床擦干净,搭了个简易恒温棚。
白天画图改设计,晚上就在机床旁打地铺,桌上的搪瓷缸子永远装着隔夜的凉馒头。
转机出现在上海机床厂的一次参观。
王立鼎在一台进口录磁机旁蹲了一下午,盯着里面的密珠轴系结构出神。
回来后他突然开窍,“用钢球代替滑动摩擦!”带着徒弟们手工研磨400颗直径误差不超过0.3微米的钢球,硬生生搭出新型密珠轴系,把主轴晃动误差从2微米压到0.5微米。
这种土办法能成功,全靠他把中专学的钳工手艺和大学的材料力学知识揉到了一起。
解决了设备问题,新的麻烦又来了,加工出来的齿轮分度误差总是忽大忽小。
王立鼎把一个月的数据画成曲线挂在墙上,突然发现那波动规律像极了数学课本里的正弦函数。
他连夜翻出大学的《误差理论》,琢磨出“正弦消减法”用数学规律反向补偿机械误差。
1966年秋天,当第一套超精密齿轮通过验收时,国防科工委的专家拿着放大镜看了半小时,最后说,“这活儿,瑞士人来了也得竖大拇指。”
从“单点突破”到“体系构建”,王立鼎的系统工程思维
齿轮突破后,王立鼎没止步于当“齿轮王”。
他发现国外精密制造把设计、加工、测量拆成三摊事,衔接时误差越积越大。
他在笔记本上写:“咱们要搞‘闭环’,设计的人必须懂加工,加工的人得会测量。”
后来他带着团队自己改机床、编工艺、造量仪,硬是把1级精度齿轮的合格率从30%提到95%以上。
1986年,52岁的王立鼎又接了个烫手山芋光盘刻划机。
那会儿国外对信息存储技术封锁更狠,连样机都不让看。
他拉来机械、光学、电子三个专业的老师,在实验室墙上画了张巨幅系统图,每个模块用不同颜色标注。
有次为了光学镜头的装调误差,他带着学生在暗室里熬了三个通宵,出来时眼睛都是红的。
1990年第一台刻划机成功时,大家抱在一起哭,不是因为累,是因为中国终于有了自己的信息存储核心装备。
1992年,王立鼎去德国参加学术会议,在一个小型展台上看到微机电系统的演示。
回国飞机上,他在餐巾纸上画满微米级的齿轮和传感器。
落地第一件事就是找校领导,“我们要搞微纳米研究,不然十年后又要被卡脖子。”
当年秋天,中国第一个微机械工程研究室就在大连理工大学挂牌,现在这里已经成了国家微纳米技术的重要基地。
带学生时,王立鼎有个特别的习惯,要求每个人的实验记录本必须画三维误差分析图。
他常说:“精密制造不是靠手艺碰巧,得把规律找出来,变成能传承的方法。”
现在他带的博士生,还在沿用他1970年代设计的误差溯源表格。
前年冬天,王立鼎带着团队完成了1级精度基准标准齿轮的研制。
这意味着中国终于有了自己的精密制造“标尺”,不用再看国外计量机构的脸色。
验收会上,有年轻工程师问他,“王老师,您搞了一辈子精度,最大的心得是啥?”他想了想说,“把每个0.1微米的误差都当回事,国家的工业腰杆就能挺得更直。”
如今91岁的王立鼎,每周还会去三次实验室。
学生们说,王老师现在走路慢了,但眼睛还尖得很,隔着三米能看出齿轮齿形的细微偏差。
他最近在整理六十年的科研笔记,准备出一本《精密制造误差控制方法论》。
“这些东西不能带进棺材,得留给年轻人。”
他摸着泛黄的笔记本,上面密密麻麻记着从钢球研磨到纳米测量的上万组数据。
中国制造业升级到今天,我们总说要突破“卡脖子”技术。
其实真正的“卡脖子”从来不是某个设备或工艺,而是有没有人愿意在微观世界里耐住性子较真。
王立鼎用六十年证明,核心技术买不来,也等不来,只能靠一代又一代人在微米与纳米间,一毫米一毫米地啃出来。
这或许就是“中国精度”最珍贵的底色。