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第一章 概论1

1.1 概述1

1.1.1 汽车工业拉动锻造行业快速发展1

1.1.2 锻件在汽车上的分布1

1.1.3 汽车锻件用原材料种类和生产准备1

1.2 汽车锻件的锻造特点3

1.2.1 生产的专业化、规模化3

1.2.2 形状复杂，锻造工艺多样化7

1.2.3 精度高，锻造成形精密化8

1.2.4 组织性能要求高，材质和热处理技术不断提升10

1.3 汽车典型锻件10

1.3.1 锻件的分类10

1.3.2 汽车典型锻件种类11

1.3.3 汽车典型锻件工艺特性概述11

1.4 汽车锻件的锻造工艺评估（综合分析）15

1.4.1 工艺稳定，成形良好15

1.4.2 工艺简单，劳动生产率高15

1.4.3 材料利用率高16

1.4.4 模具寿命高16

1.5 汽车锻件生产技术的发展趋势17

1.5.1 锻件组织性能要求不断提升17

1.5.2 加速锻件生产的节能降耗17

1.5.3 大力发展有色金属锻件19

1.5.4 精密模锻技术持续快速发展19

1.5.5 特种锻造技术保持良好发展势头20

1.5.6 锻造新技术不断出现21

1.5.7 锻模CAD/CAE/CAM一体化技术和锻模制造技术得到快速发展21

第二章 曲轴类锻件生产技术23

2.1 概述23

2.1.1 曲轴铸改锻日趋明显24

2.1.2 世界各国曲轴模锻件生产状况简述24

2.1.3 曲轴模锻工艺流程25

2.1.4 曲轴锻造生产线和自动生产线的设备组成26

2.1.5 曲轴锻件的通用技术条件及曲轴锻坯技术协议28

2.1.6 曲轴用原材料30

2.2 曲轴模锻工艺31

2.2.1 曲轴的分类31

2.2.2 曲轴锻件图的制定32

2.2.3 曲面分模曲轴分模面的走向34

2.2.4 影响曲轴锻造工艺的主要因素36

2.2.5 曲轴原材料规格选择和材料利用率38

2.2.6 曲轴锻造生产工艺文件39

2.3 曲轴模具的模膛设计和模具结构设计41

2.3.1 终锻模膛设计41

2.3.2 预锻模膛设计42

2.3.3 切边模膛设计44

2.3.4 热校正模膛设计45

2.3.5 曲拐扭转模膛设计45

2.3.6 弯曲模膛设计47

2.3.7 三维造型设计曲轴模具49

2.3.8 曲轴锻模的结构设计51

2.3.9 曲轴模具使用寿命及模具材料52

2.4 曲轴常见的锻造缺陷及其防止措施55

2.4.1 充不满55

2.4.2 折叠57

2.4.3 变形59

2.4.4 表面凹坑62

2.5 曲轴锻件的热处理工艺及后续工序63

2.5.1 曲轴锻件的热处理工艺63

2.5.2 曲轴调质热处理生产作业规程64

2.5.3 后续工序65

2.6 曲轴模锻工艺及模具设计实例65

2.6.1 QS四拐8平衡块平面分模曲轴工艺及模具设计65

2.6.2 BPD六拐8平衡块曲面分模曲轴工艺及模具设计74

参考文献88

第三章 连杆类锻件生产技术89

3.1 概述89

3.2 连杆的分类89

3.2.1 按材料分类89

3.2.2 按结构分类89

3.2.3 各类连杆的优缺点比较90

3.3 连杆的原材料及其性能要求90

3.4 连杆典型锻造工艺流程92

3.4.1 连杆模锻件生产主要工艺方法92

3.4.2 连杆典型完整锻造工艺流程92

3.5 连杆锻造工艺及模具设计100

3.5.1 锻件图的设计100

3.5.2 锻造工艺方案确定101

3.5.3 锻造成形力的计算102

3.5.4 坯料的选择103

3.5.5 模具设计103

3.6 关键工序工艺技术要点及其分析与对策110

3.6.1 辊锻工序工艺技术要点及其分析与对策110

3.6.2 模锻工序工艺技术要点及其分析与对策110

3.7 胀断连杆工艺介绍111

3.7.1 胀断连杆材料及其性能要求111

3.7.2 胀断连杆的加工特点112

3.7.3 胀断连杆的锻造工艺特点113

3.8 典型连杆模锻生产线配置113

3.8.1 辊锻制坯—摩擦压力机模锻生产线配置113

3.8.2 辊锻制坯—电液锤生产线114

3.8.3 辊锻（楔横轧）制坯—机械压力机生产线114

3.9 连杆锻件的质量控制115

3.9.1 原材料的质量控制115

3.9.2 下料工序的质量控制115

3.9.3 中频感应加热的质量控制115

3.9.4 锻造过程的质量控制116

3.9.5 调质或控制冷却的质量控制118

3.10 连杆锻件典型工艺的经济成本分析119

参考文献120

第四章 转向节锻件生产工艺121

4.1 汽车构造对转向节的要求121

4.2 转向节锻件结构类型与锻造工艺难度122

4.2.1 转向节锻件形体要素描述122

4.2.2 转向节锻件结构类型122

4.2.3 转向节锻造的工艺难度127

4.3 转向节锻件图设计中的几个问题128

4.3.1 分模面128

4.3.2 切削余量与余块128

4.3.3 模锻斜度与过渡圆角128

4.3.4 公差129

4.3.5 技术要求129

4.3.6 转向节锻件图实例129

4.4 转向节锻件成形工艺133

4.4.1 概述133

4.4.2 转向节卧锻成形工艺134

4.4.3 转向节立锻成形工艺140

4.5 转向节锻模结构设计中的几个问题153

4.5.1 分模面与锁扣153

4.5.2 模膛布排153

4.5.3 顶出机构设计153

4.6 转向节锻造辅助工序与模具155

4.6.1 切边与冲连皮155

4.6.2 弯曲模设计157

4.6.3 校正模设计157

4.6.4 转向节锻件生产过程中的其他工序157

4.7 典型转向节锻造生产线简介158

参考文献160

第五章 前轴类锻件生产工艺162

5.1 概述162

5.1.1 汽车前轴锻件的工艺特点162

5.1.2 国外的前轴锻件生产技术的发展162

5.1.3 国内前轴的生产工艺概况164

5.2 前轴锤上模锻工艺166

5.2.1 前轴锤上模锻工艺流程166

5.2.2 前轴锤上模锻工艺设计166

5.2.3 前轴的锤锻模设计167

5.2.4 前轴切边模设计169

5.2.5 前轴校正模设计169

5.3 机械压力机上模锻前轴工艺与模具设计169

5.3.1 机械压力机模锻工艺169

5.3.2 终锻模膛及其模块设计170

5.3.3 预锻模膛设计171

5.3.4 弯曲模膛设计171

5.3.5 机械压力机模锻前轴常见质量问题的解决方法172

5.4 前轴成形辊锻工艺173

5.4.1 前轴成形辊锻工艺流程173

5.4.2 前轴成形辊锻的技术难点174

5.4.3 前轴成形辊锻采取的技术措施174

5.4.4 前轴成形辊锻工艺辊锻道次的确定175

5.4.5 辊锻型槽的设计176

5.4.6 各道次型槽纵向周期吻合问题177

5.4.7 前滑计算及锻件长度控制177

5.5 前轴精密辊锻—整体模锻工艺设计方法178

5.5.1 主要工艺流程与工艺特点178

5.5.2 前轴锻件的特点和热收缩率的选择179

5.5.3 辊锻件图的确定180

5.5.4 毛坯直径尺寸的选定180

5.5.5 特征孔型设计181

5.5.6 第3、2、1道辊锻件图设计182

5.5.7 辊锻模具在辊锻机上的安装方式183

5.5.8 精密辊锻前滑值的影响因素分析184

5.5.9 辊锻模具图的设计184

5.6 成形过程的数值模拟、物理模拟与工艺调试184

5.6.1 有限元模型的建立184

5.6.2 模拟结果及讨论186

5.6.3 物理模拟的必要性188

5.6.4 铅的物理性质及铅料的制作方法188

5.6.5 用铅件代替热钢件进行模具调试的特点189

5.6.6 工艺调试条件和过程190

5.6.7 工艺调试中出现的问题与解决办法191

5.7 前轴精密辊锻—整体模锻工艺应用示例194

5.7.1 工艺流程的确定与设备选型194

5.7.2 生产线设备平面布置图196

5.7.3 生产线的建设情况、生产节拍和年生产能力197

5.7.4 产品质量197

5.7.5 节能节材效果和经济效益分析198

参考文献200

第六章 半轴类锻件生产技术201

6.1 概述201

6.1.1 顶镦的特点201

6.1.2 半轴模锻工艺流程201

6.1.3 半轴锻造生产线和锻造自动生产线的设备组成202

6.1.4 半轴用原材料204

6.2 顶镦（聚集）规则204

6.2.1 圆棒料（坯料）的镦粗长度和镦粗比204

6.2.2 自由顶镦规则205

6.2.3 凹模内顶锻规则205

6.2.4 凸模锥形模膛顶镦规则206

6.2.5 电热镦粗207

6.2.6 活动凹模顶镦制坯（聚料）208

6.3 半轴顶镦工艺208

6.3.1 半轴锻件图的制定208

6.3.2 半轴顶镦力计算和平锻机规格选择209

6.4 半轴模具的模膛及结构设计210

6.4.1 凸模锥形顶镦模膛设计及模具结构设计210

6.4.2 终锻模膛及模具结构设计213

6.4.3 切边模膛设计及模具结构设计215

6.4.4 平锻模具总体结构设计217

6.5 MS后桥半轴顶镦工艺及模具设计219

6.5. 1 锻件图设计219

6.5.2 后桥半轴基本参数计算219

6.5.3 半轴法兰盘工步图设计和计算220

6.5.4 MS后桥半轴锻造压力计算及平锻机规格选择221

6.5.5 半轴法兰盘平锻机顶镦模具设计（机械化模具）222

第七章 齿轮类锻件生产工艺224

7.1 概述224

7.1.1 齿轮类锻件的分类224

7.1.2 齿坯锻造工艺224

7.1.3 齿轮精锻工艺225

7.2 齿坯的开式模锻工艺226

7.2.1 齿轮用钢材的锻造温度范围226

7.2.2 齿轮坯开式模锻工艺226

7.2.3 齿轮坯锤上模锻示例227

7.2.4 齿轮坯机械压力机模锻工步示例228

7.3 齿坯的闭式模锻工艺228

7.3.1 齿坯闭式模锻工艺过程228

7.3.2 预锻毛坯的形状和尺寸确定229

7.3.3 齿坯闭式模锻的锻造力计算231

7.3.4 齿坯闭式模锻设备选择231

7.3.5 模具设计232

7.4 齿坯的高速热镦锻技术233

7.4.1 自动化高速热镦锻机生产线233

7.4.2 高速热镦锻的工艺特点234

7.4.3 高速热镦锻机工艺及模具结构235

7.4.4 高速热镦锻齿坯的模锻工步236

7.5 锥齿轮热精锻技术237

7.5.1 直齿圆锥齿轮精锻工艺的适用性237

7.5.2 热精锻直齿锥齿轮的精度标准238

7.5.3 直齿锥齿轮热精锻工艺过程241

7.5.4 直齿锥齿轮热精锻用模具243

7.5.5 直齿锥齿轮热精锻设备245

7.5.6 直齿锥齿轮粉末锻造工艺247

7.5.7 螺旋锥齿轮的热精锻技术简介248

7.6 锥齿轮的冷精锻技术249

7.6.1 锥齿轮的闭塞冷锻技术249

7.6.2 冷摆辗工艺253

7.7 锥齿轮热锻（温锻）—冷锻复合成形技术254

7.7.1 热锻—冷锻复合成形技术254

7.7.2 热锻—冷锻复合成形技术概述254

7.7.3 热锻—冷锻复合成形技术工艺过程与特点255

7.7.4 热锻—冷锻复合成形技术其他应用256

7.7.5 温锻—冷锻复合技术在国外的应用258

7.7.6 温锻—冷锻复合技术在国内的应用现状258

7.8 汽车同步器齿环的热精锻技术260

7.8.1 汽车同步器齿环的工艺特点及其材质260

7.8.2 同步器齿环工艺流程及锻件图的制定260

7.8.3 同步器齿环的主要精度指标及其控制260

7.8.4 同步器齿环锻造温度规范的选择及分析261

7.8.5 模具结构及齿形设计262

7.8.6 齿环精锻通用模架设计263

7.9 直齿圆柱齿轮精锻技术265

7.9.1 圆柱齿轮的挤压成形265

7.9.2 汽车齿轮的分流锻造266

参考文献268

第八章 等速万向节锻件生产技术269

8.1 概述269

8.1.1 等速万向节在汽车传动中的作用269

8.1.2 轿车等速万向节传动轴组成269

8.1.3 等速万向节的类型及其结构270

8.1.4 等速万向节锻件分类及材料272

8.1.5 等速万向节锻造技术的发展和现状274

8.2 等速万向节锻件生产技术280

8.2.1 筒形壳和三柱槽壳的冷锻工艺280

8.2.2 筒形壳和三柱槽壳的温—冷复合工艺287

8.2.3 钟形壳的锻造工艺299

8.2.4 星形套和三销架的闭塞冷锻工艺308

8.3 等速万向节关键模具设计与制造318

8.3.1 等速万向节壳体温锻模具设计与制造318

8.3.2 等速万向节壳体冷精整模具设计与制造327

8.3.3 星形套、三销架闭塞锻造模具设计与制造330

8.4 等速万向节锻造用压力机332

8.4.1 等速万向节温锻压力机332

8.4.2 等速万向节热锻用压力机337

8.4.3 等速万向节冷锻用压力机338

8.5 等速万向节精密锻造今后发展339

8.5.1 等速万向节壳体锻件倒角成形339

8.5.2 控制冷却在温锻生产中的应用340

8.5.3 钟形壳锻件高速热镦工艺341

8.5.4 无磷化处理的冷精整工艺342

参考文献342

第九章 控制臂（悬臂）类铝锻件生产技术343

9.1 概述343

9.1.1 汽车轻量化促进汽车铝锻件生产的发展343

9.1.2 铝及铝合金的分类344

9.1.3 控制臂用6×××系铝合金的特点345

9.1.4 铝锻件生产技术特点347

9.1.5 控制臂在汽车上的部位和作用347

9.2 控制臂的模锻工艺349

9.2.1 控制臂的分类349

9.2.2 铝合金锻件图的设计353

9.2.3 流线设计与锻件质量355

9.2.4 控制臂常用铝合金材料及其性能358

9.2.5 影响控制臂锻造工艺的主要因素358

9.3 控制臂铝合金锻件工艺流程和生产技术特点359

9.3.1 工艺流程359

9.3.2 坯料准备360

9.3.3 加热360

9.3.4 制坯363

9.3.5 蚀洗与修伤367

9.3.6 预锻368

9.3.7 终锻368

9.3.8 润滑368

9.3.9 控制臂的切边、冲孔369

9.3.10 控制臂铝合金锻件的热处理369

9.3.11 矫正370

9.3.12 铝合金锻件的质量检验370

9.4 控制臂铝锻件模膛设计和模具结构372

9.4.1 制坯372

9.4.2 预锻模膛设计372

9.4.3 终锻模设计375

9.4.4 掏料模的设计376

9.4.5 切边模与冲孔模设计377

9.4.6 矫正模设计378

9.4.7 锻模模架的设计379

9.4.8 锻模使用寿命381

9.5 锻造模具的材料382

9.6 控制臂铝合金锻件的热处理383

9.6.1 固溶温度383

9.6.2 固溶加热方法及保温时间383

9.6.3 固溶冷却385

9.6.4 时效强化385

9.6.5 铝合金锻造加热设备的技术要求386

9.7 控制臂铝合金锻件常见缺陷与质量控制388

9.7.1 锻件的常见主要缺陷388

9.7.2 锻件的质量控制391

9.8 控制臂模具设计实例392

9.8.1 控制臂锻件的设计392

9.8.2 控制臂锻模的设计393