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1、 毕业设计（论文）BACHELOR DISSERTATION 论文题目： 汽车前轴热模锻工艺设计 学位类别： 工学学士 学科专业： 机械设计制造及其自动化 作者姓名： 导师姓名：完成时间：汽 车 前 轴 热 模 锻 工 艺 设 计摘 要冲击载荷大、形状复杂的汽车前轴对强度、刚度和疲劳寿命的要求更苛刻，因为它的质量直接或间接的影响到汽车的驱动系统的平稳性和车辆荷载的安全行驶。所以必须通过模锻成形来热模锻卡车和大型客车的前轴，来确保零件的强度和疲劳寿命指标。热模锻，是锻造工艺技术的一种，一般是指将金属毛坯加热至高于材料再结晶温度，利用模具将金属毛坯塑性成形为锻件形状和尺寸的精密锻造方法。现在, 1
2、20MN热模锻压机作为一个整体模锻汽车前轴的生产工艺越来越普遍,并明显提高了工艺和模具设计的水平。但为了达到提高产品质量和降低生产成本的要求,单件重量超过95kg的卡车前轴和载货汽车前轴,在生产过程中还存在不少困难和问题。这篇文章是以典型载货汽车前轴作为对象，来分析和介绍G312汽车前轴的模锻工艺和模具设计。关键词：汽车前轴；热模锻；模具设计；热校正；热处理Automobile Front Axle Hot Die Forging Process DesignABSTRACTImpact load, complex shape front axle strength, stiffness an
3、d fatigue life requirements for more demanding, because safe driving stability and vehicle affect its quality is directly or indirectly to the cars drive system load. It must be shaped to hot forging axle trucks and large buses by swaging, to ensure the strength and fatigue life of the index compone
4、nts.Hot forging, a forging technology, generally refers to the metal blank is heated to a temperature above the recrystallization temperature of the material, the use of metal mold plastic forming blank forging method for precision forging shapes and sizes.Now, 120 MN hot die forging press die forgi
5、ng of automobile front axle production process as a whole is becoming more common, and improve the level of technology and die design. But in order to improve product quality and reduce production costs, for more than 95 kg of truck front axle and truck front axle, many difficulties and problems sti
6、ll exist in the process of production. This article is based on a typical truck front axle as an object, to analyze and introduce G312 die forging technology and die design of automobile front axle.KEY WORD：Automobile front axle；Hot-die forge；Design of die；Thermal correction；Heat treatment目 录第一章 绪论1
7、1.1 课题的背景及意义11.2汽车前轴热模锻工艺及国内外研究现状11.2.1国外前轴锻件生产技术的发展11.2.2早期国内前轴的一些生产工艺21.3课题研究的主要内容2第二章 锻件的工艺分析及相关模膛设计32.1 锻件结构的分析32.2 锻件图的分析32.2.1 分模位置32.2.2 模锻斜度42.2.3 锻件圆角半径52.2.4 锻件热处理52.3 锻件加工工艺初步拟定52.4 锻件基本参数分析62.5 热模锻压力机的吨位选择62.5.1 模锻力62.5.2 设备规格选择72.6 制坯工步分析72.6.1 制坯工步设计要求72.6.2 制坯工步选择72.6.3 确定原毛坯尺寸72.6.4
8、前轴辊锻模的设计82.6.5 前轴弯曲模设计112.7 终锻模膛设计112.7.1 模膛尺寸112.7.2 飞边槽尺寸的确定122.8 切边模设计132.8.1 压力机的选取132.8.2 切边凸、凹模间隙142.8.3 切边凹模结构142.8.4 切边凹、凸模的固定142.9 热校正模膛设计142.9.1 热校正模膛设计要求142.9.2 校正模膛尺寸分析152.10 汽车前轴热模锻工艺流程最终确定15第三章 汽车前轴热模锻模架设计和主要模具装配图173.1 模架设计173.1.1 概述173.1.2 基本要求173.1.3 模架结构形式173.1.4 模架设计依据及内容173.1.5 导向
9、装置193.1.6 顶料装置213.2 终锻模具装配图及相关零件图设计233.2.1 模架结构形式233.2.2 模块尺寸233.2.3 模块承压强度校核233.2.4 模架主要部件尺寸确定233.2.5 导向装置243.2.6 导柱导套的设计243.3 切边模装配图及相关零件图设计243.3.1 切边凸、凹模座设计243.3.2 卸飞边装置253.3.3 切边模总装配图253.4 热校正模具装配图及相关零件图设计253.4.1 模架各部分尺寸确定253.4.2 热校正模具总装配图26第四章 结论27参考文献28致 谢29 第一章 绪论1.1 课题的背景及意义汽车前轴生产制造已经随着汽车工业的
10、快速发展有了很大进步，所以前轴质量也引起了越来越多的关注。汽车前轴(也被称为前桥)是汽车底盘的重要组成部分,由于它在剧烈的冲击载荷下运动,需承受较大的扭转、弯曲等复杂负荷所产生的交变应力,从而容易导致塑性和弹性变形。为了避免车毁人亡的恶性事故的发生,对前轴的制造技术要求越来越高,被汽车行业所重视的程度也愈来愈高,因此通常国外把其又称作“保安件”。汽车前轴具有复杂的几何形状，并且要承受更多的负载，所以需要高弯曲强度和疲劳寿命，它的辊锻成形的技术以及相关模具的设计制造都比较繁琐。通过该设计，我们学会了自己去思考，自己去解决问题，尽管设计过程中困难重重，仍然需要坚持不懈的研究下去，遇到不懂的问题要虚
11、心的向知识渊博的老师们请教，如此可增强对刚学书本相关领域的领悟能力和巩固所学技能。同时在设计的整个过程中，应做好有计划的工作，设定预期的目标，并去完成它。1.2 汽车前轴模锻工艺1.2.1 国外前轴锻件的发展史二十世纪六十年代，120MN热模锻压力机的发明，使得一体化模锻G312汽车前轴的工艺成为可能。而在应用和研究大型热模锻压力机方面德国始终处于世界前列，其中比较成功的案例如:德国Rhine Starr集团和奥姆科集团率先研发的热模锻压力机锻造56t的货车前轴生产线；吉利沃尔沃汽车研发集团则采用160MN热模锻压力机来模锻超过8t载货汽车的前轴。1.2.2 早期国内前轴的一些生产工艺二十世纪
12、七十年代，为了赶上世界最先进前轴锻造技术脚步，全套的G312前轴流水线由东风汽车公司从德国奥姆科集团引进，其主要的工艺流程为用中频感应器加热制坯辊锻弯曲预锻终锻切边热校正。这种流程的优点是锻件质量好，制造生产机械一体化效果好。1.3课题研究的主要内容本课题主要研究内容如下：根据所给的冷锻件图纸确定生产工艺流程；通过工艺分析，进行各个模膛、模架的设计；CAD画出基本的零件图和装配图，及UG零件图和模座图。第二章 锻件的工艺分析及相关模膛设计2.1锻件结构的分析汽车前轴锻件属于平面弯曲轴线类的锻件，分模面的类型为平面分模，锻件在分模面上的弯曲度大，因此需要对坯料进行弯曲变形。因为该锻件辊锻成形相对
13、容易，仅中间凹槽部分有时较难充满，但只要在该处设计一定阻力就可保证充满，所以不必设置预锻工步；又由于该锻件具有工字型截面冷却的时间快，因此不设置预锻，故仅需采用一道终锻成形即可。图1 汽车前轴零件图2.2 锻件图的分析2.2.1 分模位置分模面位置一般选择较易拔模的位置，它直接影响零件质量，在选择分模面时，需多加考虑，尽可能确保能选出最合适的分模面。一般情况下，在考虑拔模斜度的前提下，尽量将锻件上较不平的地方避开，再此基础上，尽量选其截面最大的地方。分模位置如图所示：图2 前轴分模面2.2.2 模锻斜度一般模锻倾斜角度取48，外模锻倾斜角度一般常用5；在里面斜度可由相对尺寸而定，通常偏大些；该
14、锻件的技术条件表明模锻斜度为7。如图所示：图3 锻件截面拔模斜度2.2.3 锻件圆角半径锻件外边的圆角直径的一半及模具模膛内角直径的一半，其大小直接影响模具寿命，根据生产经验，模膛内角直径的一半过小易使应力聚集在一处而裂开。根据锻件技术要求一般为5mm。2.2.4 锻件热处理锻件的热处理是根据一定的热处理规范进行的，依据断面尺寸、锻件钢种及技术要求等，结合并参考相关的手册和资料制订。其中需考虑的内容有加热温度、冷却方式及温度维持不变的时间。普通钢材45#或50#热处理工艺：淬火温度840850，温度维持不变的时间为98min；回火温度540-550，温度维持不变的时间为100min，硬度基本要求HB241-285最好。40Cr热处理工艺方法：40Cr热处理硬度基本要求：HRC24-28，以下步骤为转轴热处理工艺方法：硬度要求为：40Cr材料，调质后HRC24-28热处理工作：正火：850 10 保温85分 空冷 淬火：850 10 保温85分 水冷 回火：620 10 保温120分 水冷42CrMn前轴热处理工艺方法：正火：850 10
