转向臂锻造工艺研究

毕业设计任务书1．设计的主要任务及目标（1）任务：1)模具装配图及零件图2)设计说明书一本3)电子资料一份（2）目标：以所学专业知识为基础，以实用为目的，通过对摇臂锻造工艺的分析及相关参数的计算，进一步进行锻模的型腔设计，总结出并熟练掌握锻模设计的规律和方法。

2．设计的基本要求和内容（1）基本要求1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的设计方案；2）认真做好各环节计算与分析，使零件的工艺分析正确，模具设计合理；3）勤于思考，应用所学的专业知识来解决设计中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；（2）主要内容1）对摇臂的工艺性进行科学的分析；对相关参数进行准确的计算。

2）通过查阅相关的锻模手册，设计出合理的锻模型腔。

3）探索总结出一套相关的锻模设计规律和方法。

3．主要参考文献[1]陈锡栋，周小玉.实用机具技术手册.北京:机械工业出版社[2]周兆元，李翔英.互换性与测量技术基础.北京:机械工业出版社，2001.8[3]吕炎 ,锻造工艺学. 北京：机械工业出版社，1995[4]许发越,模具结构形式与应用手册.北京：机械工业出版社, 20064．进度安排设计各阶段名称起止日期1 资料查阅，完成开题报告2013.12.17—2014.03.172 制定工艺方案，制定模具大体结构2014.03.18—2014.03.253 完成模具的设计与计算2014,3,26-2014,4,244 绘制图纸，编写设计说明书2014,4,25-2014,6,15 撰写毕业设计2014.06.02—2014.06.126 制作答辩PPT，准备毕业设计答辩2014.06.13—2014.06.20 5．附图材料为45钢注：一式4份，系部、指导教师各1份、学生2份：[毕业设计（论文）]及答辩评分表各一份摇臂锻造工艺及模具设计摘要：锻模是金属在热态和冷态下进行体积成型时所用模具的统称。

一个完善的锻模设计过程，首先应当考虑的是：应该能够获得满足尺寸精度要求和组织性能良好的锻件，同时要满足生常率的要求；其次还应考虑锻模具有足够的强度和较高的寿命，并且制造简单，安装，调整，维护方便等要求。

摘要转向右节臂是汽车转向传动系统中的一个重要的组成部分，作为转向传动类零件，要求转向右节臂的组织结构性能及各项力学性能优良。

在此前提下结合零件本身形状、尺寸结构、生产批量及实际的生产设备条件等因素确定其工艺路线。

转向右节臂是一落差大、多向弯曲类零件，模锻方法考虑到可行性与合理性，决定采用一模一锻的生产方法。

由于转向右节臂分模具面唯一，因此只能在不同的模锻设备上进行工艺方案比较，与采用压力机上模锻的方案比较，本文采用锤上模锻的加工方法，由下料——拔长——闭式滚挤——终锻，达到锻件的最终成形。

锻后采用热切边，冷校正工序，设计了锤锻模，切边模，冷校正模。

本文进行了锻件图绘制，计算毛坯图绘制，设备吨位和原坯料尺寸计算，锻模结构设计和切边凸凹模设计等。

本设计的工艺方案和使用的设计方法具有通用性，对多向弯曲、落差较大的复杂零件的锻造生产具有普遍参考价值。

关键词：模锻，转向右节臂，模具设计Steering Knucle Arm forging technology and die designAbstractRight knuckle arm is an important component of automobile steering transmission system. As part of the steering transmission, its organization structure performance and all kinds of mechanical property must be excellent. On the basis of this requirement and the accessory’s shape, structure dimensions, production lot sizes as well as the actual conditions of production facilities, its manufacturing route was defined.Right knuckle arm is a kind of big gap and multi-directional bending.Considering feasibility and rationality, decided to adopt the forging method——“one model, one forge”. Due to its unique of the knuckle arm’s split die and interface, so only the mold surface in different forging equipment. Through comparing with forging on press, this use the processing method of die forging on hammer. From material marking, drawing out, closed extrusion to finish-forging, the final shape of the forgings reached. After forging，the trimming die and cold straightening die were designed by using edge trimming and cold straightening procedure. The design process includes: forging drawing, calculating blank drawing, calculation of ton equipment and original blank size, forging dies design, trimming punch-die design and so on. This design’s technology plan and design methodology have universal property, which have general referential value on the forging manufacture of the multi-direction bending and superior head drop accessories.Keywords: die forging, right knuckle arm, mold design目录摘要 (Ⅳ)ABSTRACT (Ⅴ)第1章综述 (1)第 2 章工艺方案的确定 (6)第3章锤锻模设计 (8)3.1锻件图设计 (8)3.1.1 分模位置 (8)3.1.2 机械加工余量和锻件公差 (8)3.1.3 模锻斜度 (8)3.1.4 圆角半径 (8)3.1.5 技术条件 (8)3.2计算毛坯主要参数 (9)3.3 确定设备吨位 (9)3.4飞边槽的确定 (10)3.5确定终锻模膛 (10)3.6确定预锻模膛 (11)3.7锻模钳口设计 (12)3.8作计算毛坯图 (12)3.9制坯工步的选择 (14)3.10 确定坯料尺寸 (14)3.11制坯模膛的设计 (15)3.11.1拔长模膛设计 (15)3.11.2滚挤模膛设计 (16)3.12锻模结构设计 (17)3.12.1型槽布置 (17)3.12.2锁扣设计 (17)3.12.3确定锻模基本尺寸 (18)3.13转向右节臂模锻工艺流程.......................... .. (19)第4章切边模设计 (20)4.1 切边的方式 (20)4.2 切边力计算和压力机吨位选择 (20)4.3 切边凹模设计 (20)4.4 切边凹模座设计 (22)4.5 切边凸模设计 (24)4.6凸模夹持器设计 (24)4.7 模具闭合高度............................ (25)4.8 卸飞边装置.............................. (26)第5章校正模设计 (27)5.1 校正方式.............................. .. (27)5.2 校正模型槽设计.............................. .. (28)第6章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录一模锻工艺卡 (33)附录二锻件三维图 (34)附录三计算毛坯图 (35)附录四外文翻译 (36)第1章综述锻造的根本目的是获得所需形状和尺寸的锻件，同时其性能和组织要符合一定的技术要求。

转向摇臂轴的锻造工艺及模具设计转向摇臂轴是汽车转向系统中的核心部件之一，它的制造质量直接关系到整个转向系统的稳定性和可靠性。

而制造转向摇臂轴的主要工艺则是锻造工艺。

本文将介绍转向摇臂轴的锻造工艺及模具设计。

一、锻造工艺概述锻造是利用金属的塑性变形能力，在加热的状态下，将金属材料置于模具内，施加压力，使其塑性变形，最终得到所要求形状的工艺。

锻造工艺包括手工锤击锻造、锤打压力锻造、辊式压力锻造等。

在转向摇臂轴的制造中，主要采用的是锤打压力锻造和辊式压力锻造两种工艺。

1.锤打压力锻造锤打压力锻造是常用的锻造工艺之一。

在锤打压力锻造中，先将金属材料进行加热，使其变软，然后将热钢坯放置于锻模中，使用锤头或者压力机施加力量，使其向模具内部得到塑性变形。

根据锤击次数的不同，锻造工序可分为单锤锻造和多锤锻造。

单锤锻造在锻造完成后需要进行后期的机械处理，多锤锻造则可以较大程度地减少后期机械处理的数量。

2.辊式压力锻造辊式压力锻造是一种较为节约材料、无需切割，并且受力均匀的锻造工艺。

将钢坯放置在两个平行的钢轮之间，钢轮分别向内旋转，钢坯受到两个可调节的压力来自钢轮的压力，在与模具的摩擦力的共同作用下，完成钢坯的锻造。

二、模具设计模具的设计对于锻造工艺来说至关重要，好的模具设计能够提高锻造产品的质量、尺寸精度和生产效率。

1.分段式模具转向摇臂轴一般需要进行多道工序的锻造，所以需要采用分段式模具，即在模具的不同位置分别完成不同的锻造工艺。

分段式模具可以使得锻造的材料流动路径更加合理，避免出现与制品质量不符的情况。

2.多形位设计在制造转向摇臂轴时，模具中应配置多形位，可以根据所需锻造形状随时进行调整，以更好地适应各种不同的锻造要求。

多形位设计还可以提高锻造效率，从而提高生产效率。

3.进口模具材料模具材料是决定锻造产品质量的重要因素之一。

建议选用进口模具钢材，它的高强度、高韧性、良好的耐磨性都可以使得模具寿命更长，生产出的转向摇臂轴的尺寸稳定性更高、质量更好。

103中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.12 （上）在汽车转向系统当中，汽车转向节臂的作用不可忽视。

在驾驶汽车的过程中，需要不断地更改驾驶方向。

一般情况下，在车辆进行转向时，驾驶员要给转向盘施放转向力矩，此力矩在转向轴、传动轴变大以后，能够传送进转向摇臂，然后再利用转向直拉杆传送到转向节，最后在传送进轮毂，这样车轮就会发生偏转。

1 转向节臂的作用机械转向系统主要是通过司机的体力来当做转向能源，主要的构成部分有三种，分别是转向操纵机构、转向其以及浅谈汽车转向节臂加工工艺设计姚志刚1，王敏2（1.中国重汽集团济南桥箱有限公司；2.山东万斯达集团有限公司，山东 济南 250000）摘要：在对重型汽车进行零部件生产的过程中，对于技术具有非常高的要求，不过价格并不是很高，而且重型汽车零部件结构非常烦琐，对制造精度具有非常高的要求，所以一定要采用合理的加工工艺。

本文具体介绍了如何对汽车转向节臂进行加工工艺设计。

关键词：汽车；转向臂；加工工艺中图分类号：U463.46 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）12（上）-0103-03转向传动机。

而转向节臂的两侧依次会和转向直拉杆以及轮毂进行衔接。

在汽车改变方向时，司机给转向盘施放的转向力会在转向轴、转向万向节、转向传动轴中通过转向器增大后的力矩传送进转向摇臂，然后，再通过转向直拉杆传送到稳固在左向节中的转向节臂，这样左转向节与其所承载的左转向轮就会发生偏移。

利用转向梯形，让右转向节和其所承载的右转往轮随之同向偏转相应角度。

通过以上内容能够了解到，转向节臂的结构，不但能够2 数值求解与结果分析数值计算在三维直角坐标中进行，三维不可压、稳态、湍流流动，动量和能量方程的离散采用二阶迎风格式，其中压力与速度耦合采用SIMPLE 算法，采用六面体和四面体混合的结构化网格划分，为消除网格数对模拟结果造成的较大影响，先需要进行网格精度验证，为保证计算精度，本次计算网格数量约为124万个，整个计算域的网格质量不低于0.95。

重庆大学硕士学位论文汽车铝合金转向节锻造成形模拟与试验研究姓名：王泽文申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：周杰2010-05摘要随着汽车制造业的高速发展，汽车轻量化和性能要要求越来越严格，汽车零部件生产中，尺寸精度高、外形复杂的锻件所占比重越来越大。

因此，开发材料利用率高并能节约能源的锻造新工艺，对于汽车零件制造业的发展极为重要。

近年来，铝合金结构零件在汽车轻量化要求日益提高的情况下运用越来越广泛。

将铝合金锻件运用到汽车转向系统中，不但可以满足汽车行驶过程中的强度要求，还因为重量的减轻提高其操纵性能。

但是由于铝合金材料本身的特性，如锻造时变形抗力大、流动性差和外摩擦系数较大等导致铝合金锻件的成形困难，阻碍了其在汽车工业中的运用。

转向节是汽车转向系统中的重要零件，既承载一定的车体重量，又在汽车行驶过程中承受交变载荷和刹车时的力矩，是汽车上的重要安全零件之一。

转向节的主要工艺为锻造成形，因此组织性能和外形尺寸的要求非常严格，对于该类锻件锻造方法探索研究将对我国汽车工业的发展产生重要意义。

本文研究的奥迪汽车铝合金转向节，外形极其复杂，主要依靠从国外进口，国内尚无成功的制造经验。

在研究过程中，对该转向节原有的工艺方案进行了分析，运用所建立汽车铝合金转向节弯曲成形制坯过程和终锻成形过程的三维有限元模型，利用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D对汽车转向节锻造成形工艺进行系统分析，模拟其弯曲制坯和终锻成形过程，研究其缺陷产生的原因和演化机理。

找出了影响工厂试制质量的关键因素，提出了既能满足产品精度要求，又能提高材料率、改善弯曲成形质量和终锻模具寿命的优化措施，改进了模锻工艺，使其趋向合理化。

通过模拟验证，给出了二次弯曲成形模具的最优结构参数。

本文的研究工作，结合了模锻工艺、有限元理论、数值模拟仿真技术及模具CAD技术，达到了缩短产品开发周期、提高模具寿命、降低成本等目的。

得到的工作成果解决了奥迪轿车铝合金转向节的锻造成形难题，为同类锻件的生产提供了工艺参考，具有一定的指导意义。

汽车转向节的锻造工艺I. 绪论A. 研究背景和意义B. 研究目的和任务C. 研究方法和内容II. 汽车转向节的结构和工作原理A. 汽车转向系统简介B. 转向节的结构和组成部分C. 转向节的工作原理III. 传统汽车转向节的制造工艺A. 汽车转向节加工工艺流程和技术路线B. 传统汽车转向节的制造工艺特点和问题C. 传统汽车转向节制造工艺的改进方向IV. 汽车转向节的锻造工艺研究A. 锻造工艺的研究背景和意义B. 汽车转向节锻造工艺的设计和优化C. 锻造工艺对汽车转向节性能的影响和评价V. 汽车转向节的锻造工艺应用实例A. 实验设计和测试方法B. 锻造工艺的生产应用和结果C. 汽车转向节的性能测试和评价VI. 结论与展望A. 结论总结B. 研究成果和意义C. 进一步研究的展望与建议第一章：绪论1.1 研究背景和意义随着汽车行业的不断发展，汽车转向节作为汽车传动系统中的关键部件之一，对汽车的稳定性、操控性、安全性等方面起着重要作用。

因此，对汽车转向节的制造工艺进行深入研究，不仅可以提高汽车转向节的性能和可靠性，还可以为汽车行业的发展和推广提供技术支持。

传统汽车转向节的制造过程通常采用加工工艺，需要经过多次加工、热处理等步骤，并且制造周期较长，生产效率低下。

针对这一情况，近年来越来越多的研究者开始使用锻造工艺制造汽车转向节，以提高成型效率、降低制造成本，并且锻造工艺可以有效地提高零件的材料本质特性，进一步提高汽车转向节的整体性能。

1.2 研究目的和任务本论文旨在对汽车转向节的锻造工艺进行深入研究，主要包括以下几个方面：（1）研究汽车转向节的结构和工作原理，了解传统加工工艺的制造过程及存在的问题。

（2）研究汽车转向节的锻造工艺，设计并优化锻造工艺流程，提高制造效率和成型质量。

（3）应用实例测试锻造工艺对汽车转向节性能的影响和评价，验证实际应用效果。

1.3 研究方法和内容本论文主要使用文献资料法、实验研究法、数值模拟法等多种研究方法，对汽车转向节的锻造工艺进行深入分析和探讨。

锻造工艺学二级项目—右转向节臂模锻设计工艺班级：13级锻压2班小组成员：张建雷于宝库高建栋指导教师：吕知清李纬民小组成员贡献：张建雷：1.1于宝库：1.1高建栋：0.8完成日期：2016.12.8目录一、零件二维图的绘制 (1)二、零件三维图的绘制 (1)三、冷锻件二维图的绘制 (3)四、冷锻件三维图的绘制 (5)五、设备吨位的选择及飞边槽的设计 (8)六、计算毛坯图绘制 (11)七、制坯工艺的确定 (14)八、坯料尺寸的设计 (18)九、滚挤型槽设计 (19)十、终锻型槽设计 (21)十一、锻模二维绘制及三维造型 (22)十二、模锻工艺有限元分析 (24)一、零件二维图的绘制技术要求：1、件抽模角度不大于7°2、未注明圆角半径R33、调制处理硬度为HB255-321二、零件三维图的绘制三、冷锻件二维图的绘制零件体积：V1=281590mm3估算锻件体积：V2=V1X115%=323829mm3估算锻件质量：材质45钢，密度7.85g/cm3所以质量M=323829X7.85/1000/1000=2.5kg分型面的选择模锻斜度的确定为方面模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，称为模锻斜度或出模角。

可以是锻件侧壁附加的斜度，也可以是侧壁的自然斜度查表得，外壁模锻斜度取5°过渡圆角半径的确定查表得，圆角半径为2mm二维冷锻件图其中上图双点划线表示零件图，实线部分表示锻件图。

四、冷锻件三维图参数的计算计算形状复杂系数锻件体积V1=397497mm3包容体体积V2=35X63X291=641655mm3 S=V1/V2=0.619查表得，形状复杂程度为一般程度S2材质系数：M1模锻件精度为普通级冷锻件长、宽、高尺寸公差的确定锻件厚度尺寸公差的确定查表得，厚度24mm尺寸公差为1.20.41.6mmmm+-锻件中心距公差的确定标注公差后的锻件图五、设备吨位的选择及飞边槽的设计根据经验公式G= α×β×F其中α——合金变形抗力系数，45钢取α=1.0β——锻件形状复杂系数，因形状简单取β=0.07 F——锻件在分模面上的投影面积15293mm3故，G=1.0×0.07×15293=1070.51kg，即选用2t锻锤。

汽车转向节锻造智能设计系统的研究与开发的开题报告一、研究背景转向节是汽车悬挂系统关键部件之一，主要作用是使汽车能够灵活地转向，保证行驶的稳定性和安全性。

现代汽车转向节一般采用锻造工艺加工而成，具有高强度、高耐磨、高韧性、高精度等优点。

然而，传统的手工锻造工艺难以满足车辆轻量化、结构复杂化、质量要求高等需求，序列化、自动化、智能化的生产方式成为发展趋势。

目前，汽车转向节锻造智能设计系统正在成为锻造行业发展的热点之一，该系统对于提高汽车转向节生产的质量和效率，降低成本和环保水平具有重要意义。

因此，在目前的技术发展背景下，开发一套汽车转向节锻造智能设计系统已经成为了必要之举。

二、研究意义1. 提高产品的质量和效率：可通过智能设计系统优化工艺流程，提高自动化程度，减少人工错误率，提高产品质量和效率。

2. 降低生产成本：智能设计系统可通过工艺优化自动计算每个环节的成本，减少人工成本和初始投资，降低生产成本。

3. 降低环境污染：智能设计系统减少了传统锻造模具的制造，实现了无模锻造，降低了环境污染。

4. 推动锻造行业的技术进步：汽车转向节锻造智能设计系统的开发和应用，可推动锻造行业技术的进步，成为行业发展的难得机遇。

三、研究内容及方法1. 建立汽车转向节锻造智能设计系统流程。

2. 开发智能设计软件，将汽车转向节特定的几何形状转化为数字几何形态。

3. 在智能设计系统中，通过一系列的算法工具优化工艺流程。

4. 智能设计系统自动生成钢件几何图形、布置方案和成型装备，实现无模锻造。

5. 根据生产需求，确定锻造参数，实现智能化制造。

四、预期结果1. 实现汽车转向节的数字化设计与制造，保证了产品的准确性和一致性。

2. 通过优化工艺流程，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和环境污染。

3. 推动传统锻造行业向智能化、数字化、自动化的方向发展，促进锻造行业技术的进步。

转向直臂锻造成形工艺改进李灿;秦学枫;陈力;陈文琳【摘要】目的以某型号转向直臂为研究对象,针对现有锻造成形时材料利用率较低的问题,改进锻造成形工艺,减少材料消耗,节约能源.方法对转向臂进行工艺分析、计算和有限元模拟;在原有工艺上增加制坯工序,合理分配坯料横截面积.结果对改进后的工艺方案进行了有限元数值模拟,得到了金属流动、载荷以及等效应变的分布情况.结论改进后的成形方案在保证锻件质量的前提下,材料利用率由80%提高至90%,提高了材料利用率,同时也改善了金属流动,以提高模具寿命,对大批量件的实际生产有一定的指导作用.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2017(009)002【总页数】4页(P63-66)【关键词】转向直臂;锻造;工艺改进【作者】李灿;秦学枫;陈力;陈文琳【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥 230009;安徽合肥汽车锻件有限公司,合肥 230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥 230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TG316转向直臂是传递运动和动力的关键零件之一，需要锻造成形。

在锻造成形过程中，为保证终锻温度，常常因简化制坯形状或不制坯而产生较大的飞边，这不仅浪费原材料，而且降低了模具寿命[1]。

现今，用有限元数值模拟进行锻压成形分析，在尽可能少或无需物理实验的情况下，得到成形中的金属流动规律、应力场、应变场等信息[2—4]，并据此设计工艺和模具，已成为一种行之有效的手段[5—8]。

如董之社[3]以汽车转向弯臂为例，针对其锻造过程中产生的错位、折叠等问题进行了成形工艺方案分析和有限元模拟，针对问题产生的原因提出了解决方案；XU等[4]通过对连杆模锻过程的模拟，分析了变形过程中温度场和应力场的分布情况，模拟结果表明，应力过大是造成模具破裂的主要原因，适当增大模具圆角半径可以减小应力集中。

文中以某型号的汽车转向直臂为例，针对原工艺成形材料利用率低这一问题，提出改进锻造工艺方案，并通过有限元模拟对改进工艺的可行性进行了验证。