產學研緊密結合促進產業發展與人才培養

文/夏巨諶，鄧磊，王新云·華中科技大學

近10 多年來，華中科技大學、湖北三環鍛造有限公司、武漢新威奇科技有限公司根據教育部和科技部有關產學研相結合的精神，積極開展校企產學研合作，回顧三方的合作發展過程，可歸納為：一般技術咨詢→形成合作機制→建立合作平臺→形成長期而穩定的合作關系→促進產業發展與人才培養。

三方基本狀況及優勢

華中科技大學

主要合作方是材料學院，該院在汽車、軍工、航空航天飛行器及工程、礦山機械關鍵零部件精鍛成形工藝及其計算機輔助設計（CAD/CAPP）、鍛模結構優化設計及其計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）、模鍛工藝優化及數字化成形技術、鍛件及鍛模系列藍光精密三維測量技術及裝備、熱鍛模3D 打印制造與再制造技術及新型熱鍛模焊接材料等方面的研究，取得一系列重要理論及可實際應用的成果；有院士、長江學者、國家杰出青年基金獲得者與資深教授領銜的中青年骨干教師及研究生組成的研發團隊；擁有國際先進水平的材料性能與精密塑性成形工藝實驗研究儀器和設備。

湖北三環鍛造有限公司

湖北三環鍛造有限公司是三環集團有限公司的子公司，是采用模鍛工藝生產鋼質模鍛件和有色金屬模鍛件專業廠家，集模具設計制造、鍛造、熱處理、機械加工和裝配于一體。目前是國內最大的大型中重型汽車轉向節生產廠家，高新技術企業，工信部首批智能制造專項項目單位、“制造業與互聯網融合發展 ”試點示范企業、國家工業強基工程承辦單位；被省政府授予“第七屆長江質量獎”；被省經信委評選為“湖北省首批支柱產業細分領域隱形冠軍”示范企業；被省知識產權局認定為“湖北省知識產權示范企業”。公司第1048840 號商標被國家工商總局認定為“中國馳名商標”。

公司現擁有以德國進口的8000t、6300t 電動螺旋壓力機為代表的17 條智能鍛造線，以可控氣氛網帶式熱處理爐為主體的15條熱處理線，以德國、日本、韓國加工中心為主體的27 條機加線和19 條模具加工線。已具備年產鍛件10 萬噸，主導產品汽車轉向節300 萬件的生產能力，年產銷規模12 億元。

武漢新威奇科技有限公司

武漢新威奇科技有限公司長期從事新型鍛壓設備及其計算機控制系統的研發及推廣應用工作。先后研制成8MN、16MN 和45MN 等CNC 快鍛液壓機組，實現了大型鍛件的自動化生產；成功研發系列液壓螺旋壓力機和數控電動螺旋壓力機以及以數控電動螺旋壓力機為主機、機器人操作的自動化鍛壓生產線技術，在國內建立汽車、工程機械及軍工關鍵零部件自動化精鍛生產線70 余條，為我國精鍛技術裝備的發展作出了較大貢獻，獲國家科技進步二等獎3 項、國家發明三等獎1 項、省部級一、二、三等獎10 余項，是湖北省高新技術企業，連續多年被中國鍛壓協會評為優秀鍛壓裝備供應商。

由三方基本情況及優勢介紹不難看出，三方在技術方面屬一個專業范圍，所以，在建立產學研合作關系時有著很自然的共同需求。

在技術咨詢中形成合作機制

自2011 年以來，三方就開始進行產學研合作，在開始3 ～4 年時間階段，三方主要是技術咨詢。三環鍛造主要是在轉向節鍛件內部質量及關鍵技術指標有時達不到用戶的需求，熱鍛模使用壽命低，如何開發精鍛近/凈成形工藝來提高鍛件的材料利用率等關鍵問題向校方進行技術咨詢，武漢新威奇也主要是熱精鍛工藝及模具方面的問題，此外，還有針對閉式模鍛和擠壓工藝如何從力與能即噸位與鍛擊能力兩個方面來造螺旋壓力機的規格問題，因為用戶已由采購電動螺旋壓力機轉向交鑰匙工程，即為用戶建設可生產出所需精密鍛件的生產線。三方在近4 年的技術咨詢中形成了如下原則性的合作機制。

⑴建立較為明確合理的知識產權機制，即合作成果共享，成果、發明專利排名等方面，尊重首創者的權益和貢獻大小，同時又適度共享。

⑵建立宏觀上明確與微觀上模糊，量化與協商來解決項目經費及獎勵與酬金的分配機制。

⑶提倡照顧彼此關切，向前看，顧大局，尊重對方的勞動與貢獻，提倡友好合作風格與人格等。

每條原則性機制下面又有若干條定量化與定性化的細則，既全面又合理。

建立合作平臺，形成長期而穩定的合作關系

自2015 年起至今，三環鍛造同華中科大建立了“院士專家工作站”“智能塑性近/凈成形技術創新研發中心”和“研究生創新實踐基地”及“本科生專業實習基地”等。武漢新威奇公司在原來同材料學院合作的基礎上，又進一步建立了精鍛技術、模具技術及快速三維精密測量技術等方面的合作平臺。

這三個平臺主要圍繞戴姆勒公司國外高端商用車所需結構極為復雜的盤式轉向節，帶有側向彎曲臂的轉向節及144 型高性能轉向節的精鍛成形技術、專用模具裝置與高精高效精鍛設備的理論基礎與關鍵技術，采用經典塑性成形理論與現代智能塑性成形技術相結合的方法進行研發，為企業產業化應用打下堅實基礎。學校材料學院則為三環鍛造建立了技術骨干培訓中心，該中心附屬在校內“智能塑性近/凈成形技術創新研發中心”內，其宗旨是結合轉向節鍛件的結構特點著重從經典塑性成形理論、現代數字化智能化成形技術、模具3D 打印制造與再制造技術及快速精密測量技術等方面來校培訓，根據技術人員的基礎及特點來安排，時間一般為一個月或長一些，結束前根據自己在生產中碰到的技術難題或鍛件質量問題，采用所學知識撰寫分析報告作為培訓結束。

促進產業發展與人才培養

產業快速發展效益好

產業快速發展，既要有市場的需求，更要有技術的支撐。近五年來三環鍛造通過校企合作，通過技術創新得到了跨越式發展，圍繞國內外高速重載高端商用車轉向節，這個被國外用戶視為最關鍵的汽車保安件的精鍛技術進行研發，取得了多項創新技術成果，其代表性成果有：

⑴盤式轉向節立式小飛邊精鍛。

精密鍛件如圖1所示，同傳統的（大飛邊）模鍛工藝比較，材料利用率由72%左右提高到88%以上，且鍛件的內在質量更好。

⑵帶臂轉向節整體精鍛。

精密鍛件如圖2（a）所示，同傳統的組合結構圖2（b）比較，單件減重約5 千克，且承載能力更強，對汽車零部件輕量化起到了示范和促進作用。

⑶房車轉向節整體鍛模與壓彎復合精密成形。

精密鍛件如圖3 所示。為國內外首創，節材節能及輕量化效果顯著。

⑷144 型高性能轉向節精鍛。

精密鍛件如圖4 所示。采用損傷理論及其模擬技術，成功解決了傳統預鍛件設計方法存在的問題，使得所生產的終鍛件達到了國外用戶的技術要求。

⑸熱精鍛模具3D 打印制造與再制造。

如圖5 所示，同傳統制造與修復技術比較，提高制造效率3.1 倍，降低制造與修復率75%，提高鍛模使用壽命4.47 倍。

近5 年來，武漢新威奇公司已得到了較快發展，其一，電動螺旋壓力機系列產品向更大的噸位延伸，目前正在研制6300t。公司研制的首臺2500t 和首臺4000t 均被三環鍛造采用，兩臺電動螺旋壓力機安裝使用以來，運行平穩，所生產的轉向節鍛件尺寸精確、質量好，己成為公司鍛件生產的主導設備；其二，電動螺旋壓力機及其自動化鍛造生產線出口到印度、巴基斯坦、非洲與我國臺灣地區，用戶反映好；其三，成功地開發了160t ～1600t 直驅式電動螺旋壓力機（圖6），受到用戶好評；其四，創新性地研發出160t ～1000t 伺服液壓機（圖7），滿足了用戶的個性化要求，需求旺盛。

三環鍛造本科生產實習基地運作方式及效果

三環鍛造自2016 年建立華中科大材料學院本科生生產實習基地以來，每年7 月，部分材料加工工程專業學生到基地實習一個月，公司高度重視，為學生制定周密的實習計劃，采用理論與實踐相結合的模式，每天上午由公司安排資深的工程技術人員為學生講解汽車轉向節的結構特點、功能與模鍛工藝知識，下午在相關車間現場詳細見習，由車間各工段長對流水線上各工序逐一講解，并現場答疑。實習結束時采用閉卷考試的方式對實習效果進行檢驗。

實習期間，公司免費提供食宿和出行工具，讓學生能夠感受到像在家一樣的溫暖。實習期滿后，有些學生對公司的企業文化和發展前景產生了濃厚的興趣，畢業后愿意到公司工作，公司高度重視來公司工作的學生發展，不僅為其提供豐厚的安家費及月薪，同時為學生提供廣闊的發展空間，讓來公司工作的學生真正做到“學有所用”。目前來公司工作的華科學生已有25 人，其中有4 名已經進入高管團隊。今年7 月底的實習，考慮到新冠疫情的影響，三環鍛造主導、華中科技大學與武漢理工大學參加，聯合開發“鍛云平臺”實現了視頻實習，其效果不亞于現場實習的效果。

結束語

本文所述產學研緊密結合是在先進制造技術的相同專業技術領域內，將高校的專業理論基礎、研究院所的研發創新能力和產業部門即公司的實踐能力與對新技術和新產品的需求相結合，切實體現優勢互補，可有效縮短新技術與新產品的開發周期，降低成本，增強市場競爭能力，創造了良好的技術經濟效益。