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摘要：

本文通過(guò)對(duì)逆向造型后得到的汽車懸架控制臂模型進(jìn)行性能、特點(diǎn)及其加工工藝分析，并對(duì)液態(tài)模鍛加工工藝進(jìn)行研究，然后基于液態(tài)模鍛對(duì)汽車懸架控制臂進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)。較以往的鍛造加工來(lái)說(shuō)，液態(tài)模鍛具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，既滿足了當(dāng)前對(duì)汽車生產(chǎn)的大批量需求，又保證了成形件的質(zhì)量。同時(shí)，大大提升了材料的利用率，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：

液態(tài)模鍛；汽車懸架控制臂；模具設(shè)計(jì)；加工工藝

汽車懸架控制臂是汽車懸架系統(tǒng)的重要零部件，對(duì)汽車行駛的平穩(wěn)性有著至關(guān)重要的作用[1]。近年來(lái)，我國(guó)汽車需求量越來(lái)越大，制造水平也在不斷提高，對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能及質(zhì)量要求也逐漸提高。由于汽車懸架控制臂是決定汽車平穩(wěn)性的重要零件之一，因此對(duì)其性能質(zhì)量要求也更高。以往的汽車懸架控制臂大多應(yīng)用鍛造進(jìn)行加工，該工藝存在著很多的缺點(diǎn)。針對(duì)此問(wèn)題，本文采用液態(tài)模鍛對(duì)汽車懸架控制臂進(jìn)行加工。液態(tài)模鍛是鑄鍛結(jié)合的成形工藝，不僅工藝簡(jiǎn)單、成本低，而且工件的質(zhì)量和性能較高，因此在機(jī)械領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于獲得復(fù)雜曲面部分?jǐn)?shù)據(jù)，正向建模周期較長(zhǎng)，也不利于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。結(jié)合汽車懸架控制臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文采用逆向建模對(duì)汽車懸架控制臂進(jìn)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(tǒng)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(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)周期，還降低了企業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)成本。得到汽車懸架控制臂模型實(shí)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(guò)程中的安全性，還需對(duì)汽車懸架控制臂進(jìn)行受載狀況分析、強(qiáng)度分析及疲勞分析[3]。在實(shí)際的工作狀況下，汽車懸架控制臂經(jīng)常會(huì)受到不同的扭轉(zhuǎn)力作用，隨著受力次數(shù)的增加，汽車懸架控制臂的某些部位會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞。然而汽車懸架控制臂的強(qiáng)度及疲勞特性影響著汽車懸架系統(tǒng)的可靠性。因此，汽車懸架控制臂的疲勞壽命是設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮的重要環(huán)節(jié)之一。本文結(jié)合汽車懸架控制臂的實(shí)際受載狀況，應(yīng)用軟件對(duì)汽車懸架控制臂的三維模型進(jìn)行疲勞分析和仿真分析，驗(yàn)證汽車懸架控制臂模型的設(shè)計(jì)是否合理。得到有用的疲勞強(qiáng)度數(shù)據(jù)，為實(shí)際生產(chǎn)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(yīng)力分布圖，如圖2所示。從靜力學(xué)的角度分析，該汽車懸架控制臂的模型符合設(shè)計(jì)要求，能夠滿足在實(shí)際工況下的安全性能需求。然后對(duì)汽車懸架控制臂進(jìn)行疲勞分析，分析結(jié)果可以得到，汽車懸架控制臂的最小壽命循環(huán)為1.99e7次，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的循環(huán)次數(shù)。

3汽車懸架控制臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工工藝

汽車懸架控制臂是較復(fù)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(jìn)行加工，但難以保證工件的質(zhì)量。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)汽車的需求量更是持續(xù)增長(zhǎng)，企業(yè)的生產(chǎn)批量逐漸擴(kuò)大，制造水平也日益提高，人們對(duì)汽車的舒適度要求也越來(lái)越高。汽車懸架控制臂形狀復(fù)雜，對(duì)其質(zhì)量要求也是越來(lái)越嚴(yán)格，要求滿足一定的尺寸精度和表面光滑度。因此，結(jié)合中小型企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要，采用液態(tài)模鍛工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝生產(chǎn)汽車懸架控制臂鍛件，其質(zhì)量將優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。而且液態(tài)模鍛加工控制臂也能滿足目前汽車的大批量需求。液態(tài)模鍛結(jié)合了鑄造和鍛造兩種工藝特點(diǎn)，在汽車懸架控制臂的加工制造中更具有優(yōu)勢(shì)。

4模具設(shè)計(jì)

4.1汽車懸架控制臂加工工藝方案采用液態(tài)模鍛加工汽車懸架控制臂工件，其模具的凸模通過(guò)直接加壓于金屬液成形。由于汽車懸架控制臂整體曲面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以凹模采用左右兩部分。液態(tài)模鍛加工汽車懸架控制臂時(shí)，凹模需要固定在機(jī)床的工作臺(tái)上，成形時(shí)通過(guò)凸模對(duì)金屬液直接加壓成形；成形結(jié)束后，先將凸模抽出，然后分開(kāi)左右兩個(gè)凹模，即可取出汽車懸架控制臂的液態(tài)模鍛成形工件。

4.2汽車懸架控制臂參數(shù)設(shè)計(jì)由于金屬液的冷卻，加工工件的體積收縮值會(huì)很大，所以在對(duì)汽車懸架控制臂液態(tài)模鍛模具進(jìn)行設(shè)計(jì)加工時(shí)需要考慮這個(gè)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(shè)計(jì)應(yīng)用CATIA三維軟件設(shè)計(jì)出汽車懸架控制臂液態(tài)模鍛模具爆炸圖，如圖3所示。

5結(jié)論

本文對(duì)汽車懸架控制臂的建模、加工工藝及液態(tài)模鍛加工工藝進(jìn)行了探索與研究，該研究對(duì)汽車懸架控制臂的生產(chǎn)加工具有一定的借鑒意義，彌補(bǔ)了汽車懸架控制臂傳統(tǒng)加工方法的不足。對(duì)于汽車懸架控制臂這樣復(fù)雜零件，鑄造和鍛造可以快速的形成產(chǎn)品，但在加工過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一系列的誤差，應(yīng)用液態(tài)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(jié)約能源，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn):

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

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

[3]劉永臣，王國(guó)林，孫麗.車輛控制臂疲勞損傷分析與壽命預(yù)測(cè)，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(16)：83-91.

[4]過(guò)福權(quán).鋁合金在鐵道車輛上應(yīng)用的探討［J］.中國(guó)金屬通報(bào)，2011(2)：1-8.

作者：常影 于振文 楊?yuàn)檴?梁麗青 修文翠 單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院