前言:

　　我们进入大学已近一年，感到对于机械专业本科生而言，书本知识一方面感觉很抽象，另一方面缺少实践经验去印证书本上的知识，为了做到理论与实践向结合，也为了在以后的大学学习中更好掌握专业知识，我们决定对制造业企业的产品整个生产过程即全生命周期做一个深入调查研究。适逢学校给了我们一个科研立项的平台，这是一个深入社会和动手实践的一个机会。于是我们中国地质大学江城学院25000903班的几个同学组成一个调研团队去对有制造业背景的企业作深入调查实践。我们分别对大冶有色金属公司、启东市威荣精密模锻厂、鸿飞建筑机械配件厂和深圳群达模具公司等4家企业做了实地参观和考察。

　　此次调查研究的企业属于制造行业内不同类型的企业，大冶有色金属公司属于大型的国有企业、深圳群达模具公司属于港资企业、启东市威荣精密模锻厂和鸿飞建筑机械配件厂属于民营企业。这些企业都很具有代表性，考察之后我发现不同的企业对于员工有着不一样的需求，对于我们所学知识的要求也不同，企业文化和管理模式也不同。

　　正文：

　　为了对我们机械设计制造及自动化专业的学习更具有针对性，本文以启东市威荣精密模锻厂生产的机械产品并联系我们所学的或者将要学习的专业课程作重点说明。

　　启东市威荣精密模锻厂是一家以加工模具，生产热模锻产品的企业。主要产品有齿轮、涡轮、飞轮、滚轮等各种类型的机械产品的毛坯件。该厂虽说规模很小，但是凭借着自己加工技术，在江苏还是算小有名气的。

　　启东市威荣精密模锻厂主要是采用热模锻加工机械零部件。热模锻工作原理是在外力的作用下使金属坯料在模具内产生塑性变形并充满模膛(模具型腔)以获得所需形状和尺寸的锻件的锻造方法，大多数金属是在热态下模锻的，所以模锻也称为热模锻[1]。与自由锻相比，热模锻能够锻出形状更为复杂、尺寸比较准确的锻件，生产效率比较高，可以大量生产形状和尺寸都基本相同的锻件，便于随后的切削加工过程采用自动机床和自动生产线。热模锻后的锻件内部形成带有方向性的纤维组织，即流线。

　　选定合理的热模锻工艺和模具，使流线的分布与零件的外形一致，可以显著提高锻件的机械性能。但模锻需要专用的模具，模具必须用优质合金工具钢制造，模膛形状复杂，要求精度高，加工量大，生产周期长，价格昂贵。因此，模锻一般适用于大批量生产，或用于批量虽不大、但对锻件的形状和性能有较高要求的场合。

　　热模锻所需专用模具的生产流程：

　　依据产品设计图制作工艺→依据工艺设计模具→依据模具图纸要求备料→料件粗加工→模具加工前热处理→制模→用模具加工毛坯件→发蓝发黑表面处理。

　　依据产品设计图制作工艺

　　一般来说，工艺要求采用合理的手段、较低的成本完成产品制作，同时必须达到设计规定的性能和质量，其中成本包括施工时间、施工人员数量、工装设备投入、质量损失等多个方面。通常工艺定义如下：劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工和处理，改变它们的几何形状、外形尺寸、表面状态、内部组织、物理和化学性能以及相互关系，最后使之成为预期产品的方法及过程。热模锻工艺流程如图1：

　　设计模 具

　　精密模锻

　　下

　　料

　　制

　　模

　　热处理

　　清

　　理

　　毛坯加热

　　图1：热模锻工艺流程

　　二、依据工艺设计模具

　　以加工飞轮轴套来具体说明热模锻模具设计的原理，飞轮轴套设计如图2所示：

　　图2飞轮轴套设计图

　　飞轮轴套锻件图如图3所示

　　图3 飞轮轴套锻件图

　　设计毛坯尺寸和形状，通常都以一些典型件进行类比，然后进行简单的体积计算，再结合设计人员的经验判断确定，对于形状复杂工步多的锻件，变形过程金属流动情况凭经验并不能准确判断，往往还要靠新产品试制时进行调试修改.通常热锻件图是按照冷锻件图乘以热膨胀量计算，但在精锻件各部分尺寸相差较大时，尺寸大小的部位冷却快，终锻温度会比尺寸大的部位有显著差别，这时设计热锻件图不同部位可以取不同的热膨胀系数。还有设计时必须要求考虑模具拔模斜度(当模具成型时具有侧凹活侧孔时就要用到侧抽芯否侧不能成型其相应的形状，而拔模斜度是方便模具开模时能顺利的从型腔中拿出产品)和方便将压好的工件取出。这就需要设计人员具有丰富的经验，一般要5年以上的设计人员才能一次准确的设计成功。

　　简单说设计模具的设计原理就是要求模具生产出的产品于设计的产品要求有一定的加工余量，形状大致与产品相同。

　　在设计时，通常会使用到我们大一所学的CAD制图软件，在实际生产中对于标注的要求很高，这个恰好是我们在学习时的难点，也是我们掌握最薄弱的环节。

　　下面我以齿轮为例具体说明热模锻的具体加工工艺：

　　比如生产一个直径为138mm的齿轮毛坯，齿轮模具设计图：模具下模如图4、5、6所示，模具上模如图7、8所示

　　图 4 下模下

　　模上 式钻床、丝锥、液压机、冲床图 5 下模上

　　图 6 中接模

　　图 7 凸模 图 8 凸模心

　　三、依据模具图纸要求备料

　　备料：由于齿轮要求具有很好的韧性、塑性和耐磨性，常常选40Cr为齿轮的制作材料。(中碳调制钢，冷镦模具钢。该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，是常用作轴类零件的材料。)

　　模具所用的钢是3Cr2W8V和40Cr。模具不是由一块钢直接成型的，它是使用的3Cr2W8V和45Cr两种钢的配合。在模具的外圈使用45Cr，由于这种钢的导热性能较好而且具有很好的韧性。内模使用3Cr2W8V。要求能内模部分大于加工工件。将45Cr号钢加热到480℃，用液压机水平将内模部分压入。在设计配合尺寸的时候会考虑。由于加热到480℃会膨胀，100mm会膨胀0.74mm。内圈的尺寸为Φ105，则配合内圈的尺寸就应该为Φ105.7，这样配合起来就相当的牢固。在装配过程中配合尺寸直接关系到零件的加工成本以及产品质量[2]。

　　生产前的准备：40Cr和45Cr钢若干、3Cr2W8V、切割机、工业热处理电阻炉、机床、台式钻床、丝锥、液压机、冲床、中频或工频感应加热电源及其成套装置等 。

　　要备齐模具所用材料和产品所用材料。如需制造直径为138mm，厚度为52mm的齿轮毛坯件，根据设计的要求要使用Φ80x132的40Cr钢。

　　锻坯的原材料一般为圆钢，合理选择圆钢直径和确定下料长度是锻造毛坯过程中的重要环节。其确定原则可归纳如下：

　　< >体积相等，即锻件毛坯的体积加上锻造过程中金属烧损率应等于原材料(圆钢)的下料体积。金属烧损率δ即锻造力。热时产生的氧化皮、脱碳层等的损耗率。一般取δ=0.05～0.10。火次增多，锻造不平度大，材料脱碳倾向大时取大值。[3]。一般处理的流程为见表1

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