目 录
摘 要……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论………………………………………………………………………………1
1.1前言………………………………………………………………………………1
1.2转向节国内外研究现状…………………………………………………………1
1.3选题的目的和意思…………………………………………………………4
1.4研究内容………………………………………………………………………5
1.4.1研究的基本内容……………………………………………………………5
1.4.2拟解决的主要问题…………………………………………………………5
第2章 转向节工作原理………………………………………………………………6
2.1转向节工作原理功能………………………………………………………………6
2.2本章小结………………………………………………………………………… 6第3章 转向节的工艺设计……………………………………………………………9
3.1转向节锻件的工艺分析…………………………………………………………9
3.1.1锻件的零件图设计…………………………………………………………9
3.1.2锻件工艺流程的设计……………………………………………………10
3.1.3锻件工艺难点和锻造工艺方案制定………………………………………10
3.2锻件图的设计与锻件毛坯尺寸的计算…………………………………………11
3.2.1锻造工步的设计……………………………………………………………11
3.2.2冷锻件图的设计……………………………………………………………12
3.2.3热锻件图的设计……………………………………………………………18
3.2.4锻件毛坯尺寸的计算………………………………………………………18
3.3本章小结………………………………………………………………………20
第4章 转向节的模具设计…………………………………………………………21
4.1自由锻制坯工具的设计………………………………………………………21
4.1.1摔轴颈摔模的设计…………………………………………………………21
4.1.2劈料胎模的设计……………………………………………………………22
4.2锻造打击力的估算和设备的选用………………………………………………23
4.3锻造模具、切边模具及锻造工艺编制……………………………………………24
4.3.1 模具压力中心的确定……………………………………………………24
4.3.2锻造模具设计……………………………………………………………25
4.3.3切边模具的设计…………………………………………………………27
4.3.4锻造工艺的编制…………………………………………………………29
4.4锻造模具的制造………………………………………………………………29
4.4.1 锻造模具的模块加工……………………………………………………30
4.4.2 模膛的制造………………………………………………………………30
4.5 本章小结…………………………………………………………………………30
结论…………………………………………………………………………………………31
参考文献……………………………………………………………………………………32
致谢…………………………………………………………………………………………33
附录…………………………………………………………………………………………34
第1章 绪 论
1.1 前言
近年来，汽车制造业得到了迅猛发展，汽车性能不断提高。锻造工艺作为机械制造技术之一，对汽车工业具有重要作用，是生产受力部件成形的重要手段。随着汽车工业的发展，汽车零部件中对高精度、形状复杂锻件的需求量越来越大，传统的加工工艺已经不能满足汽车零件产品需求。在这种情况下，锻造新工艺的开发对于新型汽车零件的生产尤为重要，而先进工艺模具设计方法将对提高汽车零件设计水平、缩短零件研制周期和降低成本起着举足轻重的作用，从而大大提高汽车市场的竞争力。
塑性成形是材料加工的主要方法之一，它是利用金属塑性使金属在外力作用下成形的一种加工方法。塑性成形在工业生产中得到广泛的应用，据统计，在汽车生产中70％以上的零部件都是利用金属塑性加工而成。随着国内汽车制造业的迅速发展，汽车性能不断提高，汽车零部件中对高精度、形状复杂的锻件需求量越来越大，塑性加工行业迎来一个前所未有的发展机会，也面临着新的挑战。
汽车转向节是汽车前轴与前轮之间的关键零件，工作时不但要承载前轴给它的压力和地面给它的反作用力，还受到控制行使方向的扭力，其服役条件对零件的尺寸精度、表面质量和金属纤维流向都有很高的要求。国内生产此类锻件仍然存在加工余量大、成形不易充满及模具设计困难等问题，探索该类锻件的合理锻造方法对我国汽车产业发展具有重要意义。
目前汽车转向节锻件主要依靠设计人员的经验不断试模、修模来保证质量，即使经验丰富的设计人员也很难保证一次成形出合格的终锻件，反复的试模、修模不仅浪费大量时间、人力和物力，而且增加生产成本，降低企业在市场中的竞争力。近年来，随着计算机软硬件技术、金属塑性流动理论和计算机图形学等交叉学科的迅猛发展，有限元数值模拟技术得到了快速发展，以数值模拟等先进方法解决工业生产中的实际问题已成为金属成形技术的发展方向。采用有限元数值模拟方法，可实现体积成形过程的模拟分析，获得零件的成形规律、以较小的代价，在较短的时间内找到最优的和可行的设计方案，为同类零件成形工艺的研究开发和应用提供技术依据和理论指导。
1.2国内外研究现状
在1817年德国人林肯斯潘杰提出了类似现代汽车的转向方式，德国人阿克曼改进了他的方案并申请了专利。命名为“阿克曼转向梯形公式”。1897年第一个倾斜的转向器在英国考文垂的戴姆勒汽车工厂诞生了。
转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。
转向节形状比较复杂，集中了轴、套、盘环、叉架等四类零件的结构特点，主要由支承轴颈、法兰盘、叉架三大部分组成。支承轴颈的结构形状为阶梯轴，其结构特点是由同轴的外圆柱面、圆锥面、螺纹面，以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的回转体；法兰盘包括法兰面、均布的连接螺栓通孔和转向限位的螺纹孔；叉架是由转向节的上、下耳和法兰面构成叉架形体的
近年来，我国研究出铝合金转向节，性能达到了国际同类产品标准，填补了该产品的国产空白。同时，我国又成功建成了多条全自动转向节生产线，使我国的汽车转向节产业获得了快速的发展。
汽车转向节是汽车关键的保安零件，其品质的优劣直接维系着乘员和货物的安全。同时，汽车转向节是形状十分复杂、成形难度很高的零件。我国传统的制造方式能耗高、材料利用率低、模具寿命低、制造成本高、生产环境恶劣，不能满足我国汽车高速发展的要求。目前，我国汽车转向节正处于发展阶段，技术水平较发达国家还存在差距。随着汽车产业的高速发展，我国汽车转向节正逐步迈向专业化、先进化。2007年，我国兵器装备集团公司自主研制的铝合金转向节顺利通过国家有色金属及电子材料分析测试中心的检测，性能达到了国际同类产品标准，成为我国第一家成功研制出铝合金转向节的企业，填补了该产品的国产空白。
2008 年，我国成功建成了一条拥有中国最先进工艺技术、最小投资规模、最低制造成本、最高投入产出比、最短投资回报周期的年产18 万件重型卡车转向节的全自动生产线，生产出外部形状完好、内部品质优良、产品一致性强、组织性能达标的转向节产品。
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