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合肥工业大学
硕士学位论文
汽车转向弯臂成形工艺改进及数值模拟研究
姓名:肖来斌
申请学位级别:硕士
专业:材料加工
指导教师:陈文琳
2010-05
汽车转向弯臂成形工艺改进及数值模拟研究

摘要
汽车转向弯臂是汽车转向系统中的关键零部件,其质量的优劣直接决定着行车的
安全,因此对其机械性能、形状和尺寸精度、表面质量等方面要求都比较高。而且近
年来随着我国轿车生产的迅速发展,转向弯臂生产批量越来越大,改进其生产工艺,
优化其锻件坯料,提高材料利用率和降低成本成为各企业市场竞争中的有利筹码。
本文以 HF6800 轻卡汽车转向弯臂为研究对象,主要研究内容如下:
1、对转向弯臂的原有工艺以及结构进行分析,根据其结构特点提出了辊锻制坯
——摩擦压力机模锻的新工艺,即下料——中频感应加热——辊锻机制坯——630t 摩
擦压力机预弯——1000t 摩擦压力机终锻成形。
2、根据优化后的坯料,制定辊锻制坯工艺,设计出了两道次辊锻模具,并使用
三维建模软件对辊锻模进行了参数化建模。对两道次制坯辊锻过程进行数值模拟,针
对模拟初期的接触问题、咬入问题以及约束等问题进行了详细的探讨;分析了辊锻两
个道次中每一道次的应变场、应力场、速度场、最大载荷以及辊锻力矩等。提出了辊
锻模设计的关键因素以及在模拟时模具与坯料的定位、辊锻变形初期坯料的咬入、坯
料辊锻时的弯曲问题以及辊锻模间隙对弯曲的影响等问题的解决方案。
3、对转向弯臂终锻过程进行数值模拟,分析了转向弯臂的成形过程以及锻件的
等效应力、等效应变以及温度的分布情况。通过数值模拟以及物理实验分别对工艺改
进前后的锻件飞边以及成形载荷进行了比较,二者结论相吻合。

关键词:汽车转向弯臂;工艺设计;辊锻制坯;终端成形;数值模拟
Numerical Simulation Research and Technological Improvement of
Forging Forming for Mobile Bent Arm

Abstract
Mobile bent arm is a key part of vehicle steering system. It’s quality directly determine
the safety of driving, so the requirements of its mechanical properties, form and
dimensional precision and surface quality are high. In recent years, with the rapid
development of automobile manufacture in our country, the quantity demanded of belt arm
is increasing. It es important for pany to improve its production technology,
optimize forgeable piece stock, increase stock utilization and decrease costs to win the
competition.
In this paper, HF6800 mobile bent arm of light trucks is the object to study, the main
research contests are as follows:
1、Base on the analysis of old process and the structure of belt arm, I put forward a
new forming craft that is blank-making roll posite with forging in friction press.
Specific craft is baiting → heat up in the medium frequency induction furnace →
blank-making roll forging → bend forming → finish-forging.
2、The bent arm’s two times roll forging die have been designed according the
confirmed forging stock, and I buil