汽車懸架控制臂模具設計研究范文

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摘要：

本文通過對逆向造型后得到的汽車懸架控制臂模型進行性能、特點及其加工工藝分析，并對液態模鍛加工工藝進行研究，然后基于液態模鍛對汽車懸架控制臂進行了模具設計。較以往的鍛造加工來說，液態模鍛具有比較明顯的優勢，既滿足了當前對汽車生產的大批量需求，又保證了成形件的質量。同時，大大提升了材料的利用率，節約了能源，降低了生產成本，增強了企業競爭力。

關鍵詞：

液態模鍛；汽車懸架控制臂；模具設計；加工工藝

汽車懸架控制臂是汽車懸架系統的重要零部件，對汽車行駛的平穩性有著至關重要的作用[1]。近年來，我國汽車需求量越來越大，制造水平也在不斷提高，對汽車轉向系統的性能及質量要求也逐漸提高。由于汽車懸架控制臂是決定汽車平穩性的重要零件之一，因此對其性能質量要求也更高。以往的汽車懸架控制臂大多應用鍛造進行加工，該工藝存在著很多的缺點。針對此問題，本文采用液態模鍛對汽車懸架控制臂進行加工。液態模鍛是鑄鍛結合的成形工藝，不僅工藝簡單、成本低，而且工件的質量和性能較高，因此在機械領域有著廣泛的應用[2]。

1汽車懸架控制臂的逆向造型

汽車懸架控制臂的曲面結構復雜，不易于獲得復雜曲面部分數據，正向建模周期較長，也不利于產品的開發和改進。結合汽車懸架控制臂的結構特點，本文采用逆向建模對汽車懸架控制臂進行模型重建，基于三維軟件快速得到汽車懸架控制臂模型。與傳統的正向建模方法相比，逆向建模不僅縮短汽車懸架控制臂模型的設計和開發周期，還降低了企業的生產和研發成本。得到汽車懸架控制臂模型實體如圖1所示。

2汽車懸架控制臂的性能分析

為了確保汽車在行駛過程中的安全性，還需對汽車懸架控制臂進行受載狀況分析、強度分析及疲勞分析[3]。在實際的工作狀況下，汽車懸架控制臂經常會受到不同的扭轉力作用，隨著受力次數的增加，汽車懸架控制臂的某些部位會出現疲勞破壞。然而汽車懸架控制臂的強度及疲勞特性影響著汽車懸架系統的可靠性。因此，汽車懸架控制臂的疲勞壽命是設計過程中必須要考慮的重要環節之一。本文結合汽車懸架控制臂的實際受載狀況，應用軟件對汽車懸架控制臂的三維模型進行疲勞分析和仿真分析，驗證汽車懸架控制臂模型的設計是否合理。得到有用的疲勞強度數據，為實際生產提高效率并減少成本。在分析軟件中，得到汽車懸架控制臂的應力分布圖，如圖2所示。從靜力學的角度分析，該汽車懸架控制臂的模型符合設計要求，能夠滿足在實際工況下的安全性能需求。然后對汽車懸架控制臂進行疲勞分析，分析結果可以得到，汽車懸架控制臂的最小壽命循環為1.99e7次，達到了設計要求的循環次數。

3汽車懸架控制臂的結構特點及加工工藝

汽車懸架控制臂是較復雜、鍛造難度較大的零件，以往汽車懸架控制臂常采用鍛造工藝進行加工，但難以保證工件的質量。隨著我國經濟的迅速發展，對汽車的需求量更是持續增長，企業的生產批量逐漸擴大，制造水平也日益提高，人們對汽車的舒適度要求也越來越高。汽車懸架控制臂形狀復雜，對其質量要求也是越來越嚴格，要求滿足一定的尺寸精度和表面光滑度。因此，結合中小型企業實際生產需要，采用液態模鍛工藝代替傳統工藝生產汽車懸架控制臂鍛件，其質量將優于傳統工藝。而且液態模鍛加工控制臂也能滿足目前汽車的大批量需求。液態模鍛結合了鑄造和鍛造兩種工藝特點，在汽車懸架控制臂的加工制造中更具有優勢。

4模具設計

4.1汽車懸架控制臂加工工藝方案采用液態模鍛加工汽車懸架控制臂工件，其模具的凸模通過直接加壓于金屬液成形。由于汽車懸架控制臂整體曲面結構復雜，所以凹模采用左右兩部分。液態模鍛加工汽車懸架控制臂時，凹模需要固定在機床的工作臺上，成形時通過凸模對金屬液直接加壓成形；成形結束后，先將凸模抽出，然后分開左右兩個凹模，即可取出汽車懸架控制臂的液態模鍛成形工件。

4.2汽車懸架控制臂參數設計由于金屬液的冷卻，加工工件的體積收縮值會很大，所以在對汽車懸架控制臂液態模鍛模具進行設計加工時需要考慮這個影響。材料選取鋁合金，其性能滿足汽車零部件需求。查常用合金的體收縮率%表[4]，鋁合金的體收縮率為3.7~4.1%，取4.0%；線收縮率為0.36~0.6%，取0.5%。

4.3汽車懸架控制臂模具設計應用CATIA三維軟件設計出汽車懸架控制臂液態模鍛模具爆炸圖，如圖3所示。

5結論

本文對汽車懸架控制臂的建模、加工工藝及液態模鍛加工工藝進行了探索與研究，該研究對汽車懸架控制臂的生產加工具有一定的借鑒意義，彌補了汽車懸架控制臂傳統加工方法的不足。對于汽車懸架控制臂這樣復雜零件，鑄造和鍛造可以快速的形成產品，但在加工過程中也會產生一系列的誤差，應用液態模鍛加工工藝加工汽車懸架控制臂，它不僅可以提升材料的利用率，而且還節約能源，提高了產品的質量，降低了生產成本，增強了企業的競爭力。

參考文獻:

[1]閻樹田，張俊峰，張雪，等．汽車主動懸架控制策略研究及分析［J］．機械與電子，2013（3）：6-9.

[2]羅貽正，王家宣，方敏，等．液態模鍛成形薄板件產生缺陷的原因及對策［J］．特種鑄造及有色合金，2011，31(3)：195-196.

[3]劉永臣，王國林，孫麗.車輛控制臂疲勞損傷分析與壽命預測，農業工程學報，2013，29(16)：83-91.

[4]過福權.鋁合金在鐵道車輛上應用的探討［J］.中國金屬通報，2011(2)：1-8.

作者：常影 于振文 楊姍姍 梁麗青 修文翠 單位：吉林農業科技學院 機械工程學院