汽车变速箱支架热模锻工艺设计

江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院冶金与材料工程学院专业材料成型及控制工程学生姓名郭成强班级学号1345561207指导教师伊军英二零一七年六月江苏科技大学本科毕业论文汽车变速箱支架热模锻工艺设计DesignonAutomobileGearboxBracketofHot-dieForgingProcess江苏科技大学毕业设计（论文）任务书学院名称：张家港校区专业：材料成型及控制工程(卓越)学生姓名：郭成强学号：1345561207指导教师：郭成强职称：讲师2017年3月2日毕业设计（论文）题目：汽车变速箱支架热模锻工艺设计一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）根据提供的汽车变速箱支架的零件图画出锻件图，对整个热模锻过程的工艺进行设计，并对该工艺进行实验验证分析。二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1.毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；2.外文译文一篇（不少于5000英文单词）；3.零件图、锻件图┇三、完成日期及进度2005年2月20日至2005年6月2日，共12周。进度安排：2017.02.20—2017.03.14查阅文献，根据零件图设计锻件图，撰写开题报告，并准备相应的开题答辩工作；2017.03.15—2017.04.02完成热模锻工艺设计；2017.04.21—2017.05.10对制定的工艺进行实验验证；2017.05.11—2017.05.30撰写论文，准备毕业答辩。2017.06.01—2017.06.02毕业答辩。四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）：[1]付传锋.动车组钢制制动盘精密模锻工艺研究.上海交通大学硕士毕业论文,2012.[2]刘凯泉.大型船用曲拐模锻工艺数值模拟研究.燕山大学硕士毕业论文,2012.[3]张彦明.曲臂锻件模锻工艺数值模拟研究.太原科技大学硕士毕业论文,2012.系(教研室)主任：（签章）2017年3月2日学院主管领导：（签章）2017年3月2日江苏科技大学张家港校区本科毕业设计（论文）I摘要近年来，汽车工业为了减少汽车能源消耗和环境污染、提高汽车的安全性，提出了汽车轻量化的要求，因此铝合金逐步代替钢铁，在汽车上应用越来越广泛。变速箱支架是电动汽车驱动系统的重要零件之一，用于强化固定汽车变速箱，结构比较复杂，用锻造方式制造难成形。过去一直采用压铸的方式生产，现为了提高该零件性能和尺寸精度，研究尝试热模锻工艺生产变速箱支架。本文根据汽车变速箱支架的零件图设计出锻件图，以锻件图为指导设计变速箱支架锻件的热模锻工艺，包括终锻模具设计、预锻件设计、预锻模设计、辊锻件设计，并确定挤压原棒料尺寸大小。原料的体积与锻件的体积比值约为1.2：1，达到了锻件近净成形。通过有限元数值模拟技术分析始锻温度、模具温度和摩擦系数对模锻成形过程最大成形载荷和金属流动性的影响规律。最大成形载荷随始锻温度的升高先降低然后趋于不变，始锻温度为440℃时，预锻件成形最好，始锻温度为460℃时，终锻件成形最好。模具温度对锻件的最大成形载荷无影响，对金属流动性有影响。锻件成形时总的金属流动速率随模具温度升高先升高后降低，模具温度在200℃～250℃之间金属流动性最好，预锻过程最佳模具温度为200℃，终锻过程最佳模具温度为220℃。最大成形载荷随摩擦系数降低而减小，最大成形载荷L（T）与摩擦系数μ近似满足一次函数L=2010+5000μ。在优化后的工艺参数下模拟模锻成形过程发现成形结果良好，并对工艺进行实验验证，生产出尺寸精度符合零件图要求的产品。关键词：铝合金；汽车零件；模锻工艺；有限元；变速箱支架江苏科技大学张家港校区本科毕业设计（论文）IIAbstractInrecentyears,theautomobileindustryinordertoreducevehicleenergyconsumptionandenvironmentalpollution,improvevehiclesafety,putforwardtherequirementsoflightweightvehicles,aluminumalloygraduallyreplacedsteel,intheautomotiveapplicationmoreandmorewidely.Gearboxbracketisanimportantpartoftheelectricvehicledrivesystem,usedtostrengthenthefixedcargearbox,thestructureismorecomplex,withforgingmanufacturingdifficulttoform.Inthepasthasbeentheuseofdie-castingproduction,istoimprovetheperformanceofthepartsanddimensionalaccuracy,thestudytriedtohotforgingprocessproductiongearboxbracket.Thispaperdesignstheforgingdiagramaccordingtothepartoftheautomobilegearboxbracket,designsthehotforgingprocessofthegearboxforgings,includingthedesignoftheforgingdie,thedesignoftheforging,thedesignoftheforgingdie,thedesignoftherollforging,Determinethesizeoftheextrudedoriginalbar.Thevolumeratiooftherawmaterialtothevolumeoftheforgingisabout1.2:1,whichresultsinthenearnetformingoftheforging.Theinfluenceofinitialforgingtemperature,moldtemperatureandfrictioncoefficientonthemaximumformingloadandmetalflowintheforgingformingprocesswasanalyzedbyfiniteelementnumericalsimulationtechnique.Themaximumformingloaddecreasesfirstandthentendstobeconstantwiththeincreaseoftheinitialforgingtemperature.Whentheinitialforgingtemperatureis440℃,thepre-forgingisbest,andtheforgingtemperatureis460℃.Themoldtemperaturehasnoeffectonthemaximumformingloadoftheforgingandhasaneffectonthemetalflow.Forgingthetotalmetalflowrateincreaseswiththemoldtemperatureincreasesfirstandthenlower,themoldtemperaturebetween200℃~250℃betweenthebestmetalmobility,pre-forgingprocessthebestmoldtemperatureof200℃,thefinalforgingprocessthebestmoldThetemperatureis220℃.Themaximumformingloaddecreaseswiththedecreaseofthefrictioncoefficient,andthemaximumformingloadL(T)andthefrictioncoefficientμsatisfythefirstfunctionL=2010+5000μ.Undertheoptimizedprocessparameters,theformingprocessissimulatedandtheformingresultisgood,andtheexperimentisverifiedbytheprocesstoproducetheproductswhosedimensionalaccuracymeetstherequirementsofthepartdrawing.江苏科技大学张家港校区本科毕业设计（论文）IIIKeywords:Aluminumalloy;Autoparts;Forgingprocess;Finiteelement;Gearboxbracket江苏科技大学张家港校区本科毕业设计（论文）IV目录第一章绪论....................................................................................................................11.1课题背景和研究的目的及意义.......................................................................................11.2铝合金在汽车上的应用及发展.......................................................................................21.3国内外变速箱支架生产工艺的研究现状......................................................................21.4铝合金锻造成形特点.........................................................................................................31.5有限元模拟在金属塑性成形中的应用..........................................................................51.6课题的主要研究内容.........................................................................................................6第二章变速箱支架热模锻变形工步及模具设计.........................................82.1变速箱支架热模锻工艺分析............................................................................................82.2变速箱支架锻件（终锻件）图设计...............................................................................82.2.1选取分模面...................................................................................................................92.2.2确定机械加工余量......................................................................................................92.2.3确定模锻斜度.