论文总字数：12481字

摘 要

单臂拨杆是汽车变速箱的重要零件，其质量的好坏及使用寿命的长短直接影响到变速箱的性能。单臂拨杆一般可采用铸造和锻压生产，采用铸造工艺，难免有组织疏松、偏析、气孔和缩孔等缺陷。因此设计一套锻压模具具有较大的实用价值。本文计算了单臂拨杆零件的锻压成型工艺，并根据工艺要求设计了一套锻压成型模具，利用CAD软件绘出模具装配图和零件图的二维图纸。利用Deform软件数值模拟了终锻成型过程，用以检测和改善预锻件和预锻型膛，来达到最佳终锻效果，提高了终锻件的成型精度，减少了终锻模膛的磨损，从来提高了模具的使用寿命。

论文主要研究了单臂拨杆的锻压成型工艺及其模具设计。

研究结果表明：单臂拨杆锻压成型材料利用率低且锻模复杂程度高，但与铸造成型相比较而言锻压成型能达到更高的精度与质量。研究过程中应尽量优化模具型膛，提高材料利用率，简化模具结构，从而降低生产成本。

本文的特色：在辊锻机上制坯后，然后再到热模锻压力机上成型，采用预锻、终锻工序，为提高生产效率，设计了预锻、终锻双工位一体的锻压复合模。

关键词：单臂拨杆；热模锻压力机；锻压工艺；模具设计；终锻数值模拟

Abstract

Single arm lever is an important part of automobile gearbox, and its quality and service life directly affect the performance of gearbox. The single arm rod can be produced by casting and forging, and the casting process can inevitably lead to defects such as loose structure, segregation, porosity and shrinkage. Therefore, designing a set of forging die has great practical value. A set of forging mould is designed according to the requirements of the process, and the two-dimensional drawing of assembly drawing and part drawing is drawn by using CAD software. Final forging process was simulated by Deform software to detect and improve the pre-forging process Parts and pre-forging bore to achieve the best final forging effect, improve the final forging precision, reduce the wear of the final forging die bore, and never improve the service life of the die.

In this paper, the forging process and die design of single-arm lever are studied.

The results show that the material utilization ratio is low and the forging die complexity is high, but the precision and quality of forging can be higher than that of casting. In the process of research, the mold bore should be optimized as far as possible, the material utilization rate should be improved, and the mold structure should be simplified, so as to reduce the production cost.

Features of this paper: after the billet is made on the roll forging machine, then it is formed on the hot die forging press. In order to improve in order to improve production efficiency, the design of pre-forging, final forging two-station forging combined die.

Keywords: Single arm lever; hot die forging press; forging process; die design; final forging numerical simulation

目 录

第1章 热模锻工艺选择 1

1.1 引言 1

1.2 零件工艺分析 2

1.3 制坯方案确定 2

1.4 预锻、终锻方案确定 2

1.5 最终方案 2

第2章 工艺分析 3

2.1热锻图的制定 3

2.1.1 分模面的选择 3

2.1.2 余量与公差的确定 3

2.1.3 模锻斜度的选取 4

2.1.4 圆角半径的选取 4

2.1.5 冲孔连皮 4

2.2 坯料计算 5

2.3 设备吨位的确定 5

第3章 模具设计 7

3.1 终锻模膛设计 7

3.1.1 模膛尺寸的确定 7

3.1.2 飞边槽尺寸设计 8

3.2 预锻模膛设计 9

3.3 终锻工序的建模与数值模拟分析 10

3.3.1 预锻件与终锻模具建模 10

3.3.2 终锻工序的数值模拟分析 11

3.4 锻模高度尺寸设计 13

3.5 模架结构设计 14

3.6 各零件的尺寸设计 16

3.6.1 模块的形式与尺寸 16

3.6.2 垫板的尺寸设计 16

3.6.3 固定板的尺寸设计 16

3.6.4 标准件的选取 16

3.7 热模锻曲柄压力机的确定 17

第4章 总结与展望 18

4.1总结 18

4.2展望 18

参考文献 19

致谢 21

第1章 热模锻工步选择

1.1 引言

改革开放以来，中国的汽车行业蓬勃发展，但同时汽车行业的竞争也愈演愈烈，只有不断的技术革新，才能永立于行业之林而不倾。单臂拨杆是汽车变速箱的重要零件，是汽车行业重点发展的关键零件之一。它的刚度、精度的好坏以及使用寿命的长短直接影响到变速箱的性能，对汽车的稳定性，安全性、操作的方便性都有着重大的影响。因此研究能提高模具使用寿命，产品整体质量，锻造精度和材料利用率，降低生产成本，减少环境污染的锻压成型工艺，对我国汽车质量的提升以及汽车行业的发展有着重大意义。

单臂拨杆零件一般可通过铸造，锻压等工艺生产。而采用铸造工艺生产的产品存在组织疏松、偏析、气孔、缩孔和夹渣等不可避免的缺陷, 使铸造的单臂拨杆存在断裂的安全隐患。同时, 铸造工艺工序长、生产效率低、污染大、能耗高, 不符合节能环保的要求。随着新型锻造设备、加热设备的不断发展和应用, 锻造工艺得到了改进与创新。若采用锻压技术生产的该零件，具有精度高、综合性能好等优点，可以较好的适应零件的技术要求，延长该产品的使用寿命，所以开发该类零件锻压生产技术具有较大的实用价值。

1.2 零件工艺分析

单臂拨杆零件图如图所示，属于模锻件中的第三类为顶墩类锻件，具体为第三类第一组具有粗大部分的杆类锻件。因为零件具有较大头部，且形状较为复杂，不可一次锻压成型。为合理分布坯料的体积，使坯料沿轴线的横截面积与锻件大致相适应，需要增加制坯工步。为使金属能充填饱满且减少终锻型槽磨损，增加预锻工步。

1.3 制坯方案确定

方案一:根据细杆部分选取原毛坯横截面积，通过部分墩粗，滚挤来聚料制成有粗大头部的毛坯。通过滚挤可以使坯料的横截面积与锻件相近，可使锻造填充饱满。

方案二:根据粗大头部来选取原毛坯横截面积，通过拔长，滚挤来实现制坯。

通过对零件的分析，头部与杆部横截面积相差较大，若采用方案一，墩粗部分的高经比太大，墩粗时容易失稳，所以只能选择方案二。

1.4 预锻、终锻方案确定

方案a：将头部圆柱体竖直放置锻压，采用折线分模，分模面同时通过圆柱体中部横截面与细长杆轴线。
方案b：将零件“睡倒”放置锻压，分模面同时通过头部与杆部轴线。
方案a：的优点在于可以锻出零件上的两个通孔，但采用折线分模的方式，大大增加了锻造模具的复杂性，增加了模具设计制造成本，降低了模具使用寿命，而且两通孔直径小26mm，可不必锻出。若采用方案b，虽然锻造不出孔洞，但优点在于模具结构简单，通孔可以通过锻后机械加工生成。所以采用方案b。

1.5 最终方案

最终技术方案为:拔长－滚挤－弯曲—预锻－终锻－锻后机械加工。

第2章 工艺分析

2.1热锻图的制定

2.1.1 分模面的选择

分模面的选取原则与锤上模锻相同，但因为热模锻压机有顶出装置，使锻件可以从教深的模膛里取出，因此更加分模面的选取可更加灵活。通过之前对零件的工艺分析，可采用上下对称的直线分模。

2.1.2 余量与公差的确定

锻件的余量和公差与锤上模锻相同，可按国家标准GB/T 12362—19990《钢质模锻件公差及机械加工余量》中的规定值确定。

1. 影响模锻件公差和机械加工余量的主要因素

（1）锻件的质量M与公称尺寸

M=V×ρ

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