一、人工锻甲陷瓶颈,凸轮巧思启新械
吴家堡冶铁厂的晨雾里,总裹着一股铁屑的冷硬气息。万斤锤的 “轰隆” 声还没歇,锻甲区的工匠们又围着铁坯忙碌起来 —— 六个人一组,轮着抡锤敲打胸甲片,火星溅在沾了油污的布巾上,瞬间熄灭。王铁匠蹲在一旁,手里捏着两块刚锻好的肩甲片,眉头拧成了疙瘩。
“叶大人,您看这两片甲片。” 王铁匠迎上走来的叶青云,将甲片递过去,“都是按同一个尺寸打的,可这片厚了半分,那片边缘歪了,组装的时候根本对不上槽,还得返工打磨,一天下来,顶多做三副盔甲的甲片。”
叶青云接过甲片,指尖划过凹凸的边缘,确实如王铁匠所说,规格参差。之前靠万斤锤解决了大块铁坯的锻打难题,可盔甲由几十片不同形状的甲片组成(胸甲、肩甲、臂甲、裙甲),每片都要精细塑形,万斤锤力道太大,适合粗锻,没法做细活,还是得靠人工一锤一锤敲,效率低不说,还容易出错。
“骑兵要三万套盔甲,按现在这速度,得三年才能做完。” 叶青云望着锻甲区忙碌的工匠,语气带着几分急切,“而且甲片规格不统一,组装起来慢,战时损坏了也没法快速替换,这可不是办法。”
两人走到万斤锤旁,看着锤头一次次落下,叶青云忽然盯着绞盘的轮子出神 —— 轮子转动时,通过绳索带动锤头,要是换个方式,用轮子带动机械臂,是不是能实现精细的反复冲压?他想起以前在吴家堡旧书里看到的 “凸轮” 图样,轮子边缘做成不规则的凸起,转动时推动机械臂上下运动,再配上配重,就能稳定发力,刚好适合甲片的冲压塑形。
“王铁匠,你看能不能做这么个机械。” 叶青云捡起一根木炭,在地上画起来,“搭个铁机架,上面装一根凸轮轴,轴上套两个铸造的铁轮子当配重,轮子边缘做凸块;凸轮轴下面装个冲压头,对着下面的模具;用牛拉着凸轮轴转动,凸块顶起冲压头,配重轮子靠惯性带冲压头落下,就能像万斤锤那样冲压甲片,还能控制力道,做细活。”
王铁匠凑过来看,越看眼睛越亮:“叶大人,这法子行!凸轮轴转一圈,冲压头落一次,力道均匀,甲片规格肯定统一!而且不用人抡锤,一个人就能看一台机械,效率能提不少!”
可转念又皱起眉:“就是这凸轮的精度不好把控,凸块太高,冲压头落得太猛,甲片容易裂;太低,力道不够,压不出形状。还有配重轮子,得两边一样重,不然凸轮轴转起来会晃,冲压头就歪了。”
“这些咱们可以慢慢试。” 叶青云拍了拍他的肩,“先做个小的样机,凸轮凸块先做矮点,配重轮子先铸五十斤的,试冲几片小甲片,不行再调整。材料方面,凸轮轴和冲压头用精铁铸,机架用厚铁板,模具按甲片的形状做,肯定能成。”
二、铸轮配重搭机架,冲压机械初成型
接下来的半个月,冶铁厂的工匠们分成两拨,一拨继续用万斤锤锻打大块铁坯,另一拨跟着王铁匠赶制冲压机械样机。首先是铸造凸轮轴和配重轮子 —— 凸轮轴要做一丈长,中间的轴身直径三寸,两端的凸轮凸块高两寸、宽三寸,边缘要打磨光滑,避免转动时卡壳;配重轮子铸造成圆盘状,直径一尺,厚三寸,每个重五十斤,中间留孔,刚好套在凸轮轴两端。
“凸轮的凸块得对称,不然轴转起来不平衡。” 王铁匠拿着砂模,仔细调整凸块的位置,“咱们先铸两个凸轮轴,一个凸块高两寸,一个高一寸半,到时候试哪个合适。”
铸造时,工匠们用万斤锤旁的熔炉熔铁,倒入砂模,冷却后拆开,再用锉刀打磨凸轮的边缘。叶青云每天都来查看,发现第一个凸轮轴的凸块有点歪,就让工匠们重新调整砂模,第二次铸造时,特意在砂模里装了定位的铁条,确保凸块对称。
机架的搭建也不简单 —— 要用四块厚铁板当立柱,埋入地下两尺深,上面用两根横梁固定,形成一个 “门” 字形;横梁中间留孔,让凸轮轴穿过去,两端装轴承(用硬木做轴套,涂润滑油);冲压头用精铁做成长尺状,顶部装滑轮,卡在机架的滑轨里,底部对着模具,中间用连杆连接凸轮轴,凸轮转动时,通过连杆带动冲压头上下运动。
“滑轨得用铁条镶在机架上,打磨光滑,不然冲压头上下动的时候会卡顿。” 木匠李师傅帮着调整机架,“连杆和凸轮的连接处要留些空隙,别太死,不然转不动。”
试装那天,工匠们把凸轮轴穿进机架,套上配重轮子,在冲压头底部装上小甲片的模具(按臂甲的形状做的),再用一匹马套在凸轮轴的拉杆上。王铁匠喊了声 “开始”,工匠们赶着马慢慢走,凸轮轴跟着转动,凸块顶起连杆,冲压头上升,配重轮子惯性带动轴继续转,凸块离开连杆,冲压头 “咚” 地落下,砸在铁坯上。
“停!看看怎么样!” 叶青云连忙走过去,拿起冲压后的铁坯 —— 臂甲的形状已经出来了,但边缘有点毛糙,而且冲压的深度不够,甲片有点薄。
“凸块太矮了,力道不够。” 王铁匠摸着甲片,“咱们换那个凸块高两寸的凸轮轴试试,再给配重轮子加十斤铁,增加惯性。”
换了凸轮轴和配重后,第二次试冲,冲压头落下的力道明显大了,铁坯被压出清晰的臂甲形状,边缘也整齐了不少。叶青云笑着点头:“好!再调整下模具,把边缘的弧度再修修,就能试产了!”
接下来的几天,工匠们又做了胸甲、肩甲、裙甲的模具,每个模具都按统一的尺寸制作,边缘打磨光滑。冲压头底部装了可更换的模具卡扣,换模具时不用拆机械,直接卡上就行,方便快捷。同时,他们还在凸轮轴旁装了一个脚踏板,不用马拉的时候,工匠踩踏板也能带动轴转动,适合小批量试产。
“现在冲一片臂甲,只要一炷香时间,比人工快了三倍!” 王铁匠拿着刚冲好的甲片,跟人工锻打的对比,“而且每片都一样