长安汽车万向节叉锻造工艺设计2毕设论文定稿

1、摘要I模具行业在我国现阶段机械制造行业中扮演着极为重要的角色，现代的模具行业普遍追求更高精度、更简易的工艺流程、更先进的设计方案，为适应社会之所需，结合本行业的发展现状，无论是在塑料模具、钣金模具还是锻造模具等各模具行业中，其总体设计框架是千篇一律的。锻模行业经过了几年的发展，在某些技术上已经取得了较大的突破，但是毕竟还属于传统制造业，还依然存在机械加工的诟病，比如说机加工精度达不到要求，粗糙度控制不好，模具设计时的种种不合理导致的脱膜不便。为此本论文意在解决当前传统机械加工方面的精度问题及模具设计问题，尤其为了后面的实际锻造，做了有效的有限元分析，以保证模具锻造精度达到要求，并且也综合了CAD/CAE模具技术的应用。本论文以长安汽车万向节叉终锻模具为例采用了锻造工艺设计方法，通过本专业所学的知识并运用了SolidWorks2016软件对锻件零件进行三维建模，创建模具的上下模及配套的零件、运用Auto-CAD2014软件进行二维图绘制，标注好详细的公差尺寸要求、运用Workbench 15.0有限元软件进行锻件温度场及热应力场分布分析，以至于通过在不同温度范围和不同的应力范围与其分别对

2、应的温度场云图和应力场云图各自之间相互对比作出相应的分析，为后续的锻模设计做好准备。在设计的同时也考虑了外协加工工厂的实际加工设备，因此为该锻件制定了配套加工的工艺路线。为了适用当前社会的机械行业发展需要，在设计的同时也进行了适应于现代化工业加工生产设备的配套工艺方案。关键词：CAD/CAE；模具；万向节叉；热应力IIIAbstractThe mold industry plays an extremely important role in the machine manufacturing industry at the present stage of our country. Modern mold industry is generally pursuing higher precision, more simple process flow and more advanced design scheme. In order to meet the needs of the society, it combines with the development of the in

3、dustry, whether it is in the plastic mold, sheet metal die or forging. In the mold industry, the overall design framework is uniform. After several years of development, forging die industry has made a great breakthrough in some technology, but it still belongs to the traditional manufacturing industry, still still exists the criticism of mechanical processing, for example, the machining accuracy is not up to the requirements, the roughness control is not good, the mold design is not reasonable

4、caused by the inconvenience of the film removal. Therefore, the purpose of this paper is to solve the problem of the precision of the traditional machining and the design of the die. In particular, for the actual forging behind, an effective finite element analysis is made to ensure the precision of the die forging to meet the requirements, and the application of the CAD/CAE die technology is also integrated. In this paper, the forging process design method is adopted as an example of the final

5、forging die of Changan automobile universal joint fork. Through the knowledge learned in this major and the application of SolidWorks2016 software to the 3D modeling of the parts of the forging parts, the upper and lower dies of the die and the supporting parts are created, and the two-dimensional drawing of the soft parts of the Auto-CAD2014 is made, and the detailed description is made. Workbench 15 finite element software is used to analyze the temperature field and the distribution of therma

6、l stress field in the forging parts so that the corresponding analysis is made between the temperature field and the stress field in different temperature range and different stress range corresponding to the temperature field and the stress field, so that the subsequent forging die design is well designed. Get ready。At the same time, the actual processing equipment of the external processing plant was also considered, so the processing route for the forging was formulated. In order to meet the

7、development needs of the machinery industry in the current society, a matching process plan adapted to modern industrial processing equipment was also designed. Keywords: CAD/CAE；mould universal；joint fork；thermal stress目录摘要IABSTRACTII目录III1 绪论11.1 题研究的目的及意义11.1.1 锻造模具的研究目的11.1.2 模具CAD/CAM的研究意义11.2 国内外研究现状21.3 本课题研究内容32 长安汽车万向节叉锻造工艺设计52.1 零件结构分析52.2 零件工艺分析72.2.1 零件材料72.2.2 主要表面分析及技术要求72.2.3 零件特点72.3 计算坯料的质量与尺寸82.3.1 坯料质量的计算82.3.2 坯料尺寸的计算82.4 模锻压力与切边压力的确定82.4.1 模锻压力确定82.4.2切边压力的确定92.5 锻造工序的选择92.6

8、 锻前加热、锻后冷却及热处理要求的确定112.6.1 确定加热方式，及锻造温度范围112.6.2 加热时间及冷却方式的确定112.7 小结123 长安汽车万向节叉锻模设计133.1 锻件锻模总体设计方案的确定133.2 锻模的设计143.2.1 确定锻件的分型面及分型线143.2.2 制定锻件的机加工余量及公差153.2.3 锻模生成及凸凹模分割163.3 预锻模具设计图193.4 锻模飞边槽的设计203.5 模架总体设计223.6 镶块设计233.7 小结234 万向节叉有限元分析244.1 不同温度下45钢的性能变化244.2 有限元分析前置参数设置254.3 锻件温度场及应力分布分析284.4 小结30总结31参考文献32致谢33附录A34III长安汽车万向节叉锻造工艺设计1 绪论1.1 题研究的目的及意义1.1.1 锻造模具的研究目的现如今，塑料模具、锻造模具及其所配套的CAD/CAM技术在机械行业中出于领军地位，锻造模具的地位尤为重要；它使传统金属零件的加工生产流程得到了简化，它同样也是传统模具制造的关键生产技术之一，它需要依靠计算机软进行辅助设计及配合各种机械设备进行加工生

9、产。以便加工人员能进行更方便的生产自己想要的产品。在工程师们的不断研究中，锻造模具行业逐渐偏向于设计优化、流程优化生产优化的理念进行研发。锻造生产能够显著地减少机械零件的生产加工周期1。提高了产品的性能并且使工艺流程得到简化，更为重要的是减轻了工人师傅们的劳动强度，减少了企业的生产成本。锻造模具同塑料模具都是为用来进行产品成型所制造的。它大体可以划分为动模和定模两部分，或称途模和凹模，在工作过程中的开合来进行产品的挤压成型。锻造的过程同样分为初锻和终锻两部分，往往终锻过程较为复杂。在产品成型的过程中，气压、冲头等一系列外部构件把外力传递给动模和定模，上下模具框架为挤压产生的力起了缓冲作用。因为锻造模具在实际的加工生产中对生产效率有明显的提高并且能够节约生产原料，提高了生产效率，因此在全国众多工厂中得到了广泛的应用。针对锻造模具，本文以长安汽车万向节叉零件为例进行了模具设计、零件受热应力场及温度场模拟分析，简要描述了模具在实际生产过程中的应用。1.1.2 模具CAD/CAM的研究意义随着机械CAD/CAM行业蓬勃发展，现模具能够实现三维软件自动分模或用三维设计软件手动辅助分模，大大缩短模具研发设计时间。现在甚至是未来模具行业的发展更趋向于设计与制造智能化、一体化、集成化。此次设计是针对长安汽车万向节叉的锻造中终锻部分模具的设计，涉及三维产品设计、模具分模设计、二维工程图及ANSYS温度场应力场分析仿真，总体涵盖了锻模的设计及应用，完全与工厂实际设计生产需求接轨2。 终锻模是零件进行模具锻造时使毛坯料在型腔内挤压成型而获得产品的模具。设计之初重要的是选择锻件的材料，按照工厂所给图纸的要求即选择了45钢。终锻之前需先将锻件进行加热，以达到终锻所

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