异形转向节的成形工艺开发及模具设计（本科毕业论文设计）.doc
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异形转向节的成形工艺开发及模具设计（本科毕业论文设计）,摘要 转向节是汽车底盘上的关键零部件。它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩。因此对其机械性能和外形结构要求严格，制造难度大。随着计算机软硬件技术，计算机图形学等学科的迅猛发展、cad技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工...
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摘 要
转向节是汽车底盘上的关键零部件。它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩。因此对其机械性能和外形结构要求严格，制造难度大。随着计算机软硬件技术，计算机图形学等学科的迅猛发展、CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。
本次毕业设计以轿车四驱连接轴转向节为研究对象。根据给定的毛坯图，对零件的几何外形和结构进行分析以确定其成形过程中需要的成形方法。然后，以复杂零件的精聾@尚挝傅妓枷耄荼杖费钩尚卫砺郏岷先燃费辜际酰攵越纬底蚪诹慵淖陨硖氐悖捎媒纬底蚪诹慵谋杖费咕芤徊匠尚畏ǖ墓ひ铡Ｒ訳G和DEFORMTM软件为工具，分别进行模具设计和对闭式挤压工序进行三维有限元分析，得到了成形过程中金属的流动规律，应力、应变、损伤和温度的分布情况以及最终的成型情况。
通过这次毕业设计，在巩固以前所学知识的基础上，对锻造技术、模具设计、模具制造及计算机辅助设计和计算机仿真技术等方面的知识有了进一步的深入学习。所设计的模具能够达到实际使用要求，为该产品的成功开发提供技术保证。
关键词：转向节；闭塞挤压；数值模拟；计算机辅助设计
ABSTRACT
Steering knuckle is one of the most important car key parts and a security
part. It supports the body weight, transfers steering moment and endures
braking moment of front-wheel. So the requirement of its mechanical
characteristic and contour structure is very strict. With the swift and violent development of computer hardware and software, finite element method and computer graphics, the computer aided engineering (CAE) technology based on numerical simulation is widely used in forging forming field.
The part this paper desinged is the four-drive connect axes of steering knuckle on car. According to the two-dimensional drawing model, the geometric shape and structure of the part was analysis to certain the forming method in the forming process of pars. Then, with the guidance of precision forming complex components, basing on the forming theory of obturated-extrusion, combining the technique of hot extrusion, considering the characteristics of steering knuckle, so the one-step precision obturated lateral-bend extrusion forming method are presented. The die is designing and one-step forming method is studied on three-dimensional FEM analysis by UGII and DEFORM. So the metal flow rule and the distributions of strain, stress, velocity and temperature can be obtained, so as to the finally circs of molding.
Through this graduation project, in the consolidation of previous knowledge on the basis of forging technology, tooling design, Die manufacturing and computer-aided design and computer simulation technology, and other aspects of knowledge has been further in-depth study. Die designed to achieve actual use requirements for the successful development of products providing technical assurance.
Key words：Steering knuckle; obturated-extrusion; numerical simulation;
Computer aided design
目 录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
1绪论. 1
1.1引言 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 课题目的及内容 2
2成形工艺分析 4
2.1零件成形性分析 4
2.1.1 结构及尺寸分析 4
2.1.2材料分析 6
2.2工艺分析 6
2.2.1 可成形性分析…………………………………………………………………………… 6
2.2.2 一次性闭塞挤压成形分析…………………………………………………………………7
2.3成型参数对挤压力的影响…………………………………………………………………… 8
2.3.1 坯料始锻温度的影响………………………………………………………………………８
2.3.2 模具预热温度的影响………………………………………………………………………８
2.3.3 摩擦条件的影响……………………………………………………………………………９
3闭塞挤压的基础理论 10
3.1闭塞挤压的定义和分类………………………………………………………………………10
3.2闭塞挤压成型时的变形特点…………………………………………………………………11
3.3闭塞挤压的特点 13
4转向节模具设计 15
4.1模具设计软件UG介绍 15
4.2 锻件形状及模具的设计 …………………………………………………………………….. 15
4.3模具装配图结构设计………………………………………………………………………… 17
5 数值模拟………………………………………………………………20
5.1模具模拟软件DEFORM介绍…………………………………………………………………… 20
5.2 刚塑性有限元增量理论的广义变分原理…………………………………………………… 20
5.2.1 基本假设………………………………………………………………………………… 20
5.2.2 基本方程………………………………………………………………………………….20
5.2.3 刚塑性材料的变分原理………………………………………………………………… 21
5.3 刚塑性有限元求解步骤…………………………………………………………………… 22
5.4 温度场有限元模型………………………………………………………………………… 23
5.5模拟及分析…………………………………………………………………………………..24
6总结 31
参考文献 32
致谢 33
转向节是汽车底盘上的关键零部件。它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩。因此对其机械性能和外形结构要求严格，制造难度大。随着计算机软硬件技术，计算机图形学等学科的迅猛发展、CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。
本次毕业设计以轿车四驱连接轴转向节为研究对象。根据给定的毛坯图，对零件的几何外形和结构进行分析以确定其成形过程中需要的成形方法。然后，以复杂零件的精聾@尚挝傅妓枷耄荼杖费钩尚卫砺郏岷先燃费辜际酰攵越纬底蚪诹慵淖陨硖氐悖捎媒纬底蚪诹慵谋杖费咕芤徊匠尚畏ǖ墓ひ铡Ｒ訳G和DEFORMTM软件为工具，分别进行模具设计和对闭式挤压工序进行三维有限元分析，得到了成形过程中金属的流动规律，应力、应变、损伤和温度的分布情况以及最终的成型情况。
通过这次毕业设计，在巩固以前所学知识的基础上，对锻造技术、模具设计、模具制造及计算机辅助设计和计算机仿真技术等方面的知识有了进一步的深入学习。所设计的模具能够达到实际使用要求，为该产品的成功开发提供技术保证。
关键词：转向节；闭塞挤压；数值模拟；计算机辅助设计
ABSTRACT
Steering knuckle is one of the most important car key parts and a security
part. It supports the body weight, transfers steering moment and endures
braking moment of front-wheel. So the requirement of its mechanical
characteristic and contour structure is very strict. With the swift and violent development of computer hardware and software, finite element method and computer graphics, the computer aided engineering (CAE) technology based on numerical simulation is widely used in forging forming field.
The part this paper desinged is the four-drive connect axes of steering knuckle on car. According to the two-dimensional drawing model, the geometric shape and structure of the part was analysis to certain the forming method in the forming process of pars. Then, with the guidance of precision forming complex components, basing on the forming theory of obturated-extrusion, combining the technique of hot extrusion, considering the characteristics of steering knuckle, so the one-step precision obturated lateral-bend extrusion forming method are presented. The die is designing and one-step forming method is studied on three-dimensional FEM analysis by UGII and DEFORM. So the metal flow rule and the distributions of strain, stress, velocity and temperature can be obtained, so as to the finally circs of molding.
Through this graduation project, in the consolidation of previous knowledge on the basis of forging technology, tooling design, Die manufacturing and computer-aided design and computer simulation technology, and other aspects of knowledge has been further in-depth study. Die designed to achieve actual use requirements for the successful development of products providing technical assurance.
Key words：Steering knuckle; obturated-extrusion; numerical simulation;
Computer aided design
目 录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
1绪论. 1
1.1引言 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 课题目的及内容 2
2成形工艺分析 4
2.1零件成形性分析 4
2.1.1 结构及尺寸分析 4
2.1.2材料分析 6
2.2工艺分析 6
2.2.1 可成形性分析…………………………………………………………………………… 6
2.2.2 一次性闭塞挤压成形分析…………………………………………………………………7
2.3成型参数对挤压力的影响…………………………………………………………………… 8
2.3.1 坯料始锻温度的影响………………………………………………………………………８
2.3.2 模具预热温度的影响………………………………………………………………………８
2.3.3 摩擦条件的影响……………………………………………………………………………９
3闭塞挤压的基础理论 10
3.1闭塞挤压的定义和分类………………………………………………………………………10
3.2闭塞挤压成型时的变形特点…………………………………………………………………11
3.3闭塞挤压的特点 13
4转向节模具设计 15
4.1模具设计软件UG介绍 15
4.2 锻件形状及模具的设计 …………………………………………………………………….. 15
4.3模具装配图结构设计………………………………………………………………………… 17
5 数值模拟………………………………………………………………20
5.1模具模拟软件DEFORM介绍…………………………………………………………………… 20
5.2 刚塑性有限元增量理论的广义变分原理…………………………………………………… 20
5.2.1 基本假设………………………………………………………………………………… 20
5.2.2 基本方程………………………………………………………………………………….20
5.2.3 刚塑性材料的变分原理………………………………………………………………… 21
5.3 刚塑性有限元求解步骤…………………………………………………………………… 22
5.4 温度场有限元模型………………………………………………………………………… 23
5.5模拟及分析…………………………………………………………………………………..24
6总结 31
参考文献 32
致谢 33
