基于CAD_CAE技术的汽车曲轴模锻工艺优化
微车曲轴锻造工艺开发及模具设计
１）
对式（ １） 进行反复迭代， 直至达到迭代判据， 即
可求出速度增量 Δｕ， 亦即 Δａ, 。
４．２ 摩擦边界条件
金属坯料在锻模的模膛内流动时， 模具与金属
之间不可避免的存在摩擦， 仿真中采用剪切摩擦模
型。
ｆ＝ｍｋ＝ｍ σ
（ ２）
6３
式 中 ： ｍ— ——剪 切 摩 擦 因 子 ， 仿 真 过 程 中 ， 摩 擦 因 子
１５ Ｒ８
间隙 １ｍｍ
图 ４ 预、终锻模具阻力墙截面
要求得低些。综合考虑以上因素， 曲轴模具材料选用
热锻模最常用的 ５ＣｒＮｉＭｏ 钢。
模具热处理采用油淬， 淬火温度 ８２０℃～８６０℃，
５００℃回火， 硬度 ＨＲＣ４５～４８。 采 用 二 次 回 火 使 第 一
次回火后残留的奥氏体充分转变。材料热处理后在
经有限元离散化处理 （ 四节点三维砖单元） ， 根 据总泛函等于全部单元泛函的总和， 将相关列式分
别代入泛函式中， 可得到单元的泛函， 对单元节点的
速度矢量求偏导得到矩阵方程 %∏ｅ
%$ａ, ｅ
＝ＹＨ$′＋λｅＱ$－ Ｐ$，
采 用 摄 动 法 求 线 性 化 非 线 性 方 程 组 ， 用 Ｎｅｗｔｏｎ －
不同温度下的力学性能如表 １ 所示。
表 １ 不同温度下 ５ＣｒＮｉＭｏ 的性能
温度 ｔ ／℃ σｂ ／ＭＰａ
σｓ ／ＭＰａ
δ×１００
ψ×１００
常温
１４００
１１００
９．５
４２
３００
１３７０
１０６０
１７．１
６０
４００
１１１０
９００
１５．２
６５
５００
CADCAE在铸造工艺上的应用
CAD/CAE在铸造工艺上的应用李玉庆1刘桂莲2刚守芬1（1.滨州市高级技工学校；2.滨州市技术学院山东省滨州市256600）摘要：本文对铸造生产中的工艺设计过程进行了介绍，用UG作为开发工具，实现基于CAE 的球铁曲轴铸造工艺系统的CAD研究。
利用CAD/CAE仿真技术的优势，探索出了较为理想的工艺，改进了原来的工艺，实现了消除铸造缺陷，提高产品质量的目标。
利用CAD/CAE仿真技术的优势，在不耗费实际生产所需的人力、物力、财力和时间的前提下，建立了一种科学、高效、低成本的产品开发过程和方法。
关键词：铸造工艺CAE CAD随着现代化技术的发展，尤其是计算机技术的日趋成熟，铸造CAD（计算机辅助设计）和CAE技术(铸件充型和凝固过程计算机仿真模拟分析)的普及深入，传统的铸造业正在从凭借经验生产转为在理论指导下的科学生产。
应用CAD/CAE技术有助于铸造工程技术人员在制定工艺方案过程中对铸造有直观、准确的了解。
对可能出现的各种铸造缺陷提出预报，对不同的工艺方案进行比较，在实际生产前采取有效的工艺措施避免缺陷产生，从而解决和改善了铸件的铸造缺陷问题。
1．传统的产品开发工艺流程传统的产品开发工艺流程如图1。
图1传统铸造工艺流程图从传统的流程图中可以看出，传统的产品开发属于一种先试制的判别方法，需进行工艺改进，然后重新进行工艺试验，这样循环往复而得到最终成熟合理的工艺，对质量改进的过程也是如此。
其高消耗、高成本、低效率、低出品率的特点，对处在激烈市场竞争中的企业是极为不利。
CAD/CAE技术是解决这些问题的有效手段，如果能够将CAD/CAE这些先进的技术应用于产品开发和质量改进中，及时发现工艺的不足之处，这样可以提高产品开发的过程质量和最终的产品质量。
2. 利用CAD/CAE技术，对传统的铸件铸造工艺进行改进和优化。
针对铸造业的现况，本文将利用CAD/CAE技术，对传统的铸件铸造工艺进行改进和优化。
2.1 建模软件的选用Unigraphics（简称UG）是集CAD/CAE/CAM一体的三维参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。
机械工程专业优秀毕业论文范本基于CAD技术的汽车设计与优化
机械工程专业优秀毕业论文范本基于CAD技术的汽车设计与优化随着科技的不断进步与发展，CAD（计算机辅助设计）技术在各个领域得到了广泛应用。
在机械工程领域，CAD技术在汽车设计与优化方面发挥了重要作用。
本文将介绍一篇优秀的机械工程专业毕业论文范本，该论文基于CAD技术进行汽车设计与优化。
第一部分：引言引言部分主要介绍汽车设计与优化的背景和意义。
随着汽车行业的高速发展，汽车设计与优化变得越来越重要。
设计师需要通过CAD技术来实现创新设计和性能优化，以满足市场需求和客户期望。
本论文旨在通过CAD技术的应用，提出一种汽车设计与优化的方法。
第二部分：CAD技术在汽车设计中的应用本部分将详细介绍CAD技术在汽车设计中的应用。
首先，将介绍CAD技术的基本原理和功能。
然后，探讨如何利用CAD软件进行汽车三维建模和模拟仿真。
通过CAD技术，设计师可以在虚拟环境中对汽车进行设计和优化，以满足各种要求和限制。
本部分还将讨论CAD技术在汽车设计中的一些创新应用，例如虚拟现实技术和设计自动化。
第三部分：基于CAD技术的汽车设计与优化方法在本部分，将详细介绍基于CAD技术的汽车设计与优化方法。
首先，介绍汽车设计中的一些重要概念，例如设计参数和目标函数。
然后，讨论如何利用CAD软件进行设计参数的建模和优化目标的设定。
通过CAD技术，可以对汽车进行多目标优化，以达到设计和性能的最佳平衡。
接下来，将介绍一些在汽车设计与优化过程中常用的CAD工具和方法，如拓扑优化和参数化建模。
第四部分：基于CAD技术的汽车设计与优化案例研究本部分将通过一个具体的案例研究来展示基于CAD技术的汽车设计与优化方法。
选择一款常见的汽车模型作为研究对象，利用CAD软件进行三维建模和性能仿真。
通过对设计参数的优化，提出一种改进设计方案，并进行性能评估和比较。
通过案例研究，展示了CAD技术在汽车设计与优化中的应用效果和优势。
第五部分：结论在结论部分，对整个论文的研究内容和方法进行总结。
基于 CAD／CAE技术的车辆工程专业毕业设计质量优化
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ￣ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｏ ｕ ｒ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ — ｉ ｎ ｇ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｕ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｙ ｔ ｏ ｉ ｍ ｐ ｏ ￣Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ．
计 中引入 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｅ技术的必要性 和紧迫性 。以所指导的毕业 设计为案例 ，阐述 了采 用 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｅ技术提 高毕 业设计质量 的五个重要方面 ，提 出了进一步 提高 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｅ技术 在毕业设 计 中应 用效果 的 四点 建议 。通 过这
种教 学实践增强 了学生 的设计能力 ，培养 了学生 的现代工程素质 ，实现 了毕业设计 的质量优化 。
（ １ ．Ｃ ｏ Ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｙ ｕ ｎ ｎ ａ ｎ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｋ ｕ ｎ ｍ ｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ２ ０ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
毕 业 设 计 质 量 优 化
张毅杰 ，孔令琼 ，施 杰 ，邹 欢
（ １ ．云南农业 大学 工程技术学 院 ，云南 昆明 ６ ５ ０ ２ ０ １ ； ２ ．云南农业大学 水利水 电与建筑学院 ，云南 昆明 ６ ５ ０ ２ ０ １ ）
CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用
CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用随着科技的不断发展，计算机辅助工程（Computer-Aided Engineering，简称CAE）仿真技术在各行各业都发挥着重要的作用。
在铸造行业中，CAE仿真技术尤为重要，它使得先进铸造工艺的优化成为可能。
本文将探讨CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用。
一、CAE仿真技术的概述CAE仿真技术是指利用计算机软件对工程产品进行虚拟试验和模拟分析的一种方法。
它可以模拟各种物理现象和工程过程，为工程师提供快速有效的优化方案。
在铸造行业中，CAE仿真技术可以通过数值计算和模拟来预测和优化铸造工艺，提高生产效率和产品质量。
二、CAE仿真技术在先进铸造工艺设计中的应用1. 浇注过程模拟在铸造工艺中，浇注过程对于最终产品的质量至关重要。
通过CAE 仿真技术，可以模拟铸造过程中的熔铁流动情况，预测铸件的形态及缺陷情况，并通过优化浇注过程，避免缺陷的产生，提高铸件的质量和产品寿命。
2. 温度场模拟在铸造过程中，铸件温度分布的均匀性直接影响到其力学性能。
通过CAE仿真技术，可以预测铸件在浇注后的温度场分布，根据这些数据进行优化设计，改善铸件的力学性能和耐用性。
3. 废品率优化在传统的铸造生产中，由于工艺参数的不准确性或操作失误，很容易产生大量的废品。
通过CAE仿真技术，可以对铸造工艺进行优化，降低废品率，提供合理的工艺参数和操作指导，从而降低原材料和能源的消耗，提高生产效率。
4. 疲劳寿命预测在一些应用领域中，如航空航天、汽车制造等，对于铸件的疲劳寿命要求较高。
通过CAE仿真技术，可以在铸造工艺设计阶段预测铸件的疲劳寿命，避免在产品研发后才发现问题，从而提前进行优化设计，节省时间和成本。
三、CAE仿真技术的优势与挑战CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中具有以下优势：1. 节省时间和成本：相比传统的试验方法，CAE仿真技术可以在虚拟环境下进行快速准确的优化设计，避免了实际试验中的时间和成本消耗。
汽车曲柄零件机械加工工艺方案优化
汽车曲柄零件机械加工工艺方案优化汽车曲轴是汽车发动机的核心部件之一，它需要极高的精度和强度才能满足发动机的工作要求。
曲轴加工的过程对于曲轴的质量和性能有着直接的影响，因此曲轴加工工艺的优化尤为重要。
一、零件机械加工零件机械加工是制造业中常用的一种加工方法。
它是指使用机床对零件进行切削、磨削、钻孔、铰孔等加工方式，最终制造出所需要的零件。
零件机械加工具有加工精度高、工作效率高、工艺适用范围广等优点，因此广泛应用于各个行业中。
曲轴是一个复杂的工件，它的加工过程需要多个工序完成。
针对不同的曲轴型号和要求，需要制定相应的加工工艺方案。
以下是曲轴加工工艺方案的优化方法：1. 制定合理的工艺路线在曲轴加工之前，需要根据零件的形状和特征，制定一条合理的加工工艺路线。
工艺路线需要考虑零件切削和磨削加工的顺序和方式。
加工工艺路线的设计应该充分考虑到加工效率、加工精度和加工成本。
2. 选择合适的刀具和磨削工具刀具和磨削工具的选择对于曲轴加工的质量和效率起着至关重要的作用。
选择合适的刀具和磨削工具可以提高加工精度和效率，降低加工成本。
刀具的选择需要考虑到零件的材质、形状和大小等因素，同时还需要考虑到切削速度和刀具寿命等因素。
磨削工具的选择需要考虑到加工面的形状和精度要求等因素。
3. 控制切削和磨削参数切削和磨削参数对于曲轴加工的质量和效率有着决定性的影响。
在加工过程中，需要根据情况控制切削和磨削参数，以确保零件的加工质量和效率。
切削和磨削参数包括切削速度、进给量、切削深度、磨削负荷等。
4. 加强刀具和工件夹紧在曲轴加工过程中，刀具和工件夹紧的稳定性对于加工的精度和效率非常重要。
因此，加强刀具和工件夹紧是曲轴加工过程中必须注意的一个方面。
夹紧装置应该具有足够的刚度和稳定性，以确保夹紧力的均匀和稳定。
5. 做好质量检查和控制质量检查和控制是曲轴加工过程中必不可少的一部分。
在加工过程中，需要不断地检查零件的精度和表面质量。
基于CADCAE技术的机械零件设计与优化
基于CADCAE技术的机械零件设计与优化基于CAD/CAE技术的机械零件设计与优化一、引言随着科技的不断发展，CAD/CAE技术在机械工程领域的应用日益广泛。
本文主要探讨基于CAD/CAE技术的机械零件设计与优化的方法与意义。
二、CAD在机械零件设计中的应用1. CAD技术概述CAD（计算机辅助设计）技术是指通过计算机系统进行产品设计的过程。
它替代了传统的手工绘图，提高了设计效率和准确性。
2. CAD在机械零件设计中的作用（1）快速绘制和修改设计图纸，提高设计效率；（2）便于设计者进行三维虚拟设计和仿真分析；（3）有效减少试验次数，降低产品开发成本；（4）改善设计质量和减少出错概率。
三、CAE在机械零件设计中的应用1. CAE技术概述CAE（计算机辅助工程）技术是指通过计算机系统进行工程分析和计算的过程。
通过CAE技术，可以对零件的性能进行评估和优化。
2. CAE在机械零件设计中的作用（1）辅助设计者进行结构分析、疲劳分析、刚度分析等工程分析；（2）帮助设计者优化零件的结构和材料，提高产品性能；（3）预测零件在工作环境下的受力情况，避免设计缺陷。
四、基于CAD/CAE技术的机械零件设计与优化方法1. 数据准备（1）收集和整理相关设计要求和约束；（2）建立零件的几何模型和材料参数；（3）定义零件的运动学和约束条件。
2. CAD设计（1）进行零件的初步设计，绘制二维和三维工程图；（2）优化零件的几何形状，改善其结构性能；（3）检查设计的合理性和可行性。
3. CAE分析（1）导入CAD模型到CAE软件中；（2）进行结构分析、刚度分析、疲劳分析等工程分析；（3）根据分析结果，调整设计方案，优化零件；4. 优化设计（1）根据CAE分析结果，对零件进行优化调整；（2）改善零件的材料选择和结构设计；（3）通过反复分析和优化，得到最佳设计方案。
五、案例分析：汽车轮毂的设计与优化以汽车轮毂的设计与优化为例，说明CAD/CAE技术在机械零件设计中的应用。
从CAD到CAE 工程分析与优化技巧
从CAD到CAE：工程分析与优化技巧在工程设计和制造的过程中，CAD（计算机辅助设计）是一个广泛使用的工具，它帮助我们创建和编辑各种图形和模型。
然而，单纯的CAD只是一个设计工具，并不能充分满足复杂工程问题的分析和优化需求。
这就是为什么我们需要CAE（计算机辅助工程）来进行工程分析和优化的原因。
CAE软件是一种用于进行工程分析和优化的工具，可以帮助工程师分析和评估设计解决方案的性能和可行性。
它可以模拟和分析各种物理现象，如结构应力、流体流动、热传导等。
本文将介绍一些常用的CAE技巧和优化方法，让您更好地利用CAE软件来解决工程问题。
首先，对于结构分析，我们可以使用有限元法（FEA）来评估设计的结构性能。
有限元法将结构划分成许多小的单元，然后通过求解线性或非线性方程组来计算每个单元的应力和变形。
这样可以更准确地估计结构的强度和刚度。
在进行有限元分析之前，我们需要准备结构的CAD模型。
在将CAD模型导入CAE软件之后，我们需要定义材料的属性和边界条件。
材料的属性包括弹性模量、泊松比、密度等，而边界条件则包括约束和加载。
约束是指结构的固定边界或预定位移，加载是指施加在结构上的力或压力。
一旦定义了材料属性和边界条件，我们可以进行应力和位移的分析。
通过寻找结构的最高应力区域，我们可以确定设计的弱点和潜在破坏点。
如果发现应力超过材料的强度极限，我们需要重新设计结构或改变材料。
此外，我们还可以评估结构的刚度和自然频率，以确保其满足工程要求。
除了结构分析，CAE软件还可以进行流体分析。
在进行流体分析之前，我们需要准备流体的CAD模型，并定义流体的属性和边界条件。
流体的属性包括密度、粘度、温度等，而边界条件则包括流速、压力和壁面性质。
通过求解流体的连续性方程和动量方程，我们可以计算流体的流速和压力分布。
这可以帮助我们了解流体的流动情况，如速度梯度、压力损失等。
如果发现流体的速度过大或压力过低，我们可以通过重新设计流体的流动通道或改变流体的参数来优化流体的性能。
基于CAD／CAE技术的汽车曲轴模锻工艺优化
３． ０２
件 几 何 形 状 尺 寸 、 料 和 设 备 条 材
件 的 情 况 下 ， 用 ＵＧ 三 维 造 型 运
软 件 进 行 经 验 性 设 计 ， 用 Ｄｅ 利 — ｆｒ Ｄ 软 件 对 曲 轴 的 成 形 过 程 ｏｒ ３ ｎ
进 行 数 值 模 拟 ， 究 成 形 过 程 中 研
图 ３ 终 锻 成形 结 束 时 的截 面 罔
看 出 ， 在 初 定 的 成 形 ： 方 案 中 ， ｒ艺 模 具 型 腔 被 材 料 完 全 填 充 ，锻 件 外 形 达 到 了预 期 的 效 果 ， 但 是 金 属 流 动 情 况 不 稳 定 ， 且 终 锻 后 产 生 的 飞 边 过 大 ， 造 成 材 料 浪 费 ， 材 料 利 用 率 仅 为
ＦＲＩ ＯＧபைடு நூலகம் Ｎ田
维 造 型 『 这 里 运 用 ＵＧ 三 维 造 型 软 件 进 行 经 验 性 设 ２ ｌ 。
计 。
Ｗ １平 衡 块 ； ４ 为 图
终 锻 成 形 结 束 时 金
属 流 动 速 度 矢 量
图 。
ＵＧ 实 体 建 模 提 供 了 一 组 丰 富 的 支 持 各 种 建 模
摘要： 绍 了Ｃ 介 ＡＤ／ ＡＥ 技 术 在 汽 车 曲 轴 模 锻 工 艺 中 的 应 用 ， 立 了 曲 轴 模 锻 成 形 工 艺 的 刚 粘 塑 性 有 限 Ｃ 建 元 模 型 ， 用 三 维 有 限 元 法 对 成 形 工 艺 进 行 了模 拟 分 析 ， 于 模 拟 分 析 结 果 ， 化 了 曲轴 模 具 结 构 ， 定 了 采 基 优 确 合 理 的 工 艺 流 程 。 通 过 生 产 试 制 ， 证 了 曲 轴 模 锻 工 艺 优 化 的 合 理 性 与 可 行 性 ， 同 类 产 品 的 生 产 提 供 了 理 验 为 论 依 据 和 技 术 支持 。
基于CAD的汽车零部件设计与优化研究
基于CAD的汽车零部件设计与优化研究随着汽车工业的快速发展，汽车零部件设计和优化成为了提升汽车性能和质量的关键。
基于计算机辅助设计（CAD）的技术不断发展，为汽车零部件的设计提供了更高效和精确的方法。
本文将探讨基于CAD的汽车零部件设计与优化的研究。
1.背景介绍汽车零部件设计是汽车制造过程中不可或缺的环节。
传统的设计过程通常依赖于手工绘图和实验室测试，效率低下且成本高昂。
而基于CAD的设计方法则大大提高了汽车零部件的设计效率和准确性。
2.CAD在汽车零部件设计中的应用2.1 三维建模CAD软件能够以三维形式准确描述汽车零部件的形状和尺寸，为设计师提供直观的设计环境。
通过CAD软件，设计师可以轻松地绘制和编辑三维模型，快速生成多视角的图纸。
2.2 建模参数化CAD软件的另一个优势在于其参数化建模功能。
设计师可以通过改变零部件的参数值，自动调整其形状和尺寸，快速生成多个设计方案。
这使得设计师能够快速进行设计迭代和优化。
2.3 虚拟装配和运动仿真CAD软件还提供虚拟装配和运动仿真功能。
设计师可以在CAD软件中逐步装配汽车零部件，并模拟真实运行情况。
这有助于发现潜在的设计问题，并进行调整和优化。
3.汽车零部件设计与优化方法3.1 结构优化结构优化是改善汽车零部件结构强度和刚度的重要方法。
通过CAD软件，设计师可以进行拓扑优化、形状优化和尺寸优化等，以提高零部件的性能和质量。
3.2 流体仿真与优化流体仿真和优化是改善汽车液压系统和空气动力学性能的关键。
CAD软件中的CFD（计算流体动力学）分析工具可以模拟液压和气流的行为，并优化零部件的设计参数，以改进其性能。
3.3 材料优化材料优化是提高汽车零部件耐用性和轻量化的重要手段。
通过CAD软件，设计师可以进行材料的选择和优化，通过分析材料的力学性能和成本，找到最佳的材料方案。
4.案例研究基于CAD的汽车零部件设计与优化已在实际应用中取得了许多成功案例。
例如，通过优化活塞设计，减少摩擦损失，提高燃油经济性；通过优化刹车盘结构，提高刹车灵敏度和制动效果等。
利用CAE技术改进汽车转向节锻造工艺
２ １ ｕ ｅ ｏ ｅ模 拟 的参 数设 置 ． Ｓ ｐｒ ｒ ｆｇ 应 用 Ｓ ｐｒ ｒｅ软 件 首 先 需 要 将 设 计 的 三 维 模 型 ， ｕ ｅｆ ｇ ｏ 通 过一 系 列 的格 式转 换 ， 存 成该 软件 所 需要 的格 式 ， ｓ 保 即． ｄ 格 式 ， 后 应 用 Ｓ ｒｅｆ ｇ 最 ｕｐｒ ｒｅ将 各 物 体 三 维 造 型打 开 ， 配 ｏ 装 以后 即可进 行 成 形工 艺仿 真 。 采 用 软件 进行 模 拟 时 ， 数 设 置步 骤 如下 ： 参
命 令 插 入进 来 ， 注意 单 位 要 选择 正 确 ， 后 将 三 个 物 体 的 然 三 维 模 型 分 别 拖 放 到 Ｌ ｗ ｒ ｉ、 ｐ ｅＤｅ和 Ｗｏｋ ｉ ｅ 软 ｏ ｅＤｅ Ｕ ｐｒ ｉ ｒＰｅ ， ｃ 件 界 面 中将 出 现三 个 物体 的三维 造 型 。
（ 定义 材 料 特性 ３）
和形 状 精 确 ， 面光 洁 ， 产 率 高 等 优 点 ， 为后 续 的 终 表 生 可
锻 工 序 提 供 稳 定可 靠 的预 锻 件 。 本文 根 据 挤 压 成 形 和 开 式 模 锻 工艺 的基 本原 理 ， 结合 汽 车转 向节 的 自身 特点 ， 制 定 了该 零 件 的成 形新 工 艺 。 Ｅ １３型转 向节 重量 约 为 ２ ｋ 其 头 部 与 杆部 截 面 面 Ｑ５ ３ｇ，
限 度 地 节 约 原 材 料 的 角 度 出发 ， 过 数 值 模 拟 ， 进 了模 锻 工 艺 ， 其 趋 向 合 理 化 ， 此 为 根 据 确 定 了 主要 成 形 通 改 使 以
工 艺参 数 ， 成 功地 应 用 于进 行 实 际生 产 。 并
关键 词 ： 造 锻
１ 引 言
数 值 模 拟
基于CAE技术的铸件的工艺设计及优化
摘要工程中的许多零件的生产都离不开铸造，采用铸造的方式可以生产许多大型的、复杂的零件。
采用铸造方法进行生产的关键是进行模具设计，模具中的浇注系统和铸造工艺参数等因素直接影响铸件最终的质量，若工艺不当，则会在铸件中产生缺陷，极大地影响了铸件的性能。
传统的铸造工艺的确定采用经验确定，若在试制件中产生缺陷时，往往通过经验不断的修模，更改工艺参数，直至产生比较满意的结果。
显然，这样的方法极大的降低了工作效率，增加了成本，且产生的结果未必能达到满意的效果。
随着计算机硬件性能的不断提高，软件的不断开发、扩展，CAE技术不断应用到铸造生产中去。
应用CAE技术彻底的改变了传统的修正方法，仅仅借助于商业化的CAE 软件就可以分析、模拟出铸件在成型过程中的真实情况，尽管未必能百分之百的反映整个成型过程，但是由于数值算法的不断改进，尤其是大量性能强大的商业化的专业软件的不断涌现，模拟情况越来越接近真实水平，同时，通过将模拟分析的改进运用到工程当中确实起到了很好的效果。
数值模拟技术为铸造过程中的工艺优化起到了很好的指导作用。
本文通过在CAD软件中建立产品的三维模型及铸造工艺图，将其导入到CAE软基金暗中进行仿真模拟。
重点分析了所选择的铸件浇注系统的设计过程，并利用铸造专业软件华铸CAE分析了其充型和凝固过程，通过软件的后置处理程序分析了缺陷产生的位置，根据理论分析采取相应的工艺进行改进，改进后确实减少和消除了缺陷的产生，最终形成了一套合理的工艺。
可见，CAE技术对铸造工艺的设计和优化有着极大的作用。
关键词：铸造；数值模拟；优化；CAE第一章绪论1.1 课题背景及意义任何机械产品毛坯的产生都离不开铸造，铸造使生产机械产品毛坯的主要方法，它在国民经济中扮演着极其重要的作用。
各行各业都离不开铸件，如大到航空航天中的运载火箭，航海中的船舶，陆上交通运输中的火车、汽车等，小到人们日常生活中的五金、小家电等都需要铸件[1]。
铸造即是指将熔融的金属液注入事先准备好的型腔中使之冷却、凝固成型的方法[2]。
曲轴模锻成形工艺分析及模具优化
Ｗ Ａ ＮＧ ， ｉ ｇ ｙ ｏ ＳＵＮ ｎ —ｏ ｇ Ｍ ＡＯ —ｉ ｇ。 Ｂｏ ＬＩＭ ｎ — ａ ， Ｊｉ ｇ ｓ ｎ ， Ｄｅｑ ｎ
（ ． ｌ ｇ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ，Ｓ ａ ｇ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃｅ ｃ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ １ ２ １ Ｃｏ ｌ ｅｏ ｔ ｒａｓ ｅ ｇｎ ｅｉ ｎ ｈ ｎ ｈ ｉＵｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｓ ｉｎ ｅ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ６ ０，Ｃｈ ｎ ； ｉａ ２ Ｓ ａ ｇ ａ Ａｉｈ ｏ ｇ ｎ ．， ｄ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ １ １ ． ｈ ｎ ｈ ｉ ｃ ｉ ｒ ｉｇ Ｃｏ Ｌｔ ． ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ８ ４，Ｃｈ ｎ ￣ Ｆ ｉａ ３ Ｓ ａ ｇ ａ ｎ ｆ ｌ ｒ ｉ ｇ Ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｉ ｇ Ｃ ． Ｌ ｄ ．ｈｎｈｉ Ｄｏ ｇ ｕ Ｃｏ ｄ Ｆｏ ｇｎ ｎ ｆ ｃ ｕ ｎ ｏ ， ｔ ．，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ｈ ｎ ｈ ｉ２ １ ，Ｃｈ ｎ ） １０ ｉ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂｙ ｕ ｉ ｇ ＦＥＭ ｕ ｒ ｉ ｌｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｈ ｏ ｇｎ ｒ ｃ ｓ ｆｃ ａ ｋ ｈ ｆ ｓ ｓ ｕ ｉｄ Ｔｈ ｉｆ ｒ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ ｏ ｓｎ ｎ ｍｅ ｃａ ｉ ｌｔ ，ｔ ｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｒ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｔ ｄ ｅ ． ｏ ｅ ｄ ｆｅ ｅ ｔｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｆ
形 工 艺及模具 的优化 ， 而 降低材 料成本 、 高模具 从 提 寿命等 目的嘲 。
１ 曲轴 零 件模 型及 主 要 尺 寸
文 中研究 的 曲轴 属 于水 平 分模 １ －９ １ ０ ２０ — ０
基 金 项 目 ： 海 市教 育委 员会 科 研 创 新项 目（ ２ Ｚ ８ ） 上 海 工程 技 术 大 学研 究生 科研 创 新 项 目（ ０ １ ｊｌ ） 上 １Ｚ １ ３ ； ２ １ ｙ Ｓ ｓ
汽车制造工艺优化
汽车制造工艺优化在日益竞争激烈的汽车市场中，汽车制造商需要寻求更优化的工艺来提高生产效率和质量，并降低生产成本。
本文将介绍汽车制造工艺的优化方法和实现策略。
一、工艺优化的重要性汽车生产过程中，工艺优化可以对生产效率和质量产生重大影响。
优化工艺可以帮助企业降低生产成本，提高产品的一致性和品质，并缩短生产周期。
此外，工艺优化还可以提高企业在市场中的竞争力和品牌形象。
二、工艺优化的方法（一）CAD/CAM技术计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）技术是一种利用计算机辅助设备进行设计和制造的技术。
该技术可以减少制造过程中的误差，提高零部件的一致性和品质，并自动化生产流程。
（二）高效率制造（HEM）高效率制造（HEM）技术旨在通过利用高速加工工具和特殊的冷却技术来提高生产效率和质量。
通过HEM技术，汽车制造商可以更快地生产零部件，并提高成品率。
（三）CAD/CAM/CAE一体化技术CAD/CAM/CAE一体化技术是一种将计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助工程（CAE）技术相结合的综合技术。
通过该技术，汽车制造商可以在设计、制造和测试过程中实现高度自动化，从而提高生产效率和品质。
（四）精益制造精益制造是一种通过精细的生产流程来优化制造工艺的方法。
该方法强调减少浪费并提高生产效率。
通过精益制造，汽车制造商可以降低生产成本并提高质量。
三、实现工艺优化的策略（一）采用新技术汽车制造商可以采用新的技术来优化生产工艺。
例如，引入3D打印技术可以实现更快的原型制造和设计迭代。
（二）培训员工汽车制造商需要定期培训员工，以确保他们掌握最新的工艺和制造方法。
这将有助于提高生产效率和品质。
此外，培训还可以提高员工的满意度，并提高企业的员工保留率。
（三）优化供应链汽车制造商可以通过优化供应链来提高生产效率和质量。
例如，采用实时库存管理系统可以帮助制造商更好地控制生产过程中的库存，从而减少浪费并提高生产效率。
四、结论汽车制造工艺的优化是提高生产效率和质量的关键。
CADCAE技术在铸造工艺设计及优化中的应用
ＣＡＤ／ＣＡＥ技术在铸造工艺设计及优化中的应用黑玉龙１ 陈日军２ 宋 彬３（１．齐齐哈尔北方机器有限责任公司冶金技术中心；２．中国北方发动机研究所；３．北京北方恒利科技发展有限公司）摘 要 利用铸造工艺设计及工艺模拟软件Ｃａｓｔｓｏｆｔ ＣＡＤ／ＣＡＥ技术对铸件毛坯模数、工艺热节、浇冒口系统、浇注过程、凝固过程进行计算从而对铸件毛坯进行工艺设计和铸造缺陷分析。
依据分析结果对工艺进行改进，最后设计出合理的铸造工艺。
铸造过程计算机模拟可以减少或取消新产品的工艺试验，有效地避免可能出现的铸造缺陷，保证工艺的可靠性，缩短新产品的试制周期。
关键词 ＣＡＤ／ＣＡＥ，浇注过程凝固过程温度场工艺优化中图分类号 ＴＰ３１１ 文献标志码 Ａ 文章编号 １００１－２２４９（２０１１）１０－０９２１－０３ＤＯＩ：１０．３８７０／ｔｚｚｚ．２０１１．１０．０１１Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＤ／ＣＡＥ ｉｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇ ＰｒｏｃｅｓｓＨｅｉ Ｙｕｌｏｎｇ１，Ｃｈｅｎ Ｒｉｊｕｎ２，Ｓｏｎｇ Ｂｉｎ３（１．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｑｉｑｉｈａｒ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ；２．Ｃｈｉｎａ ＮｏｒｔｈＥｎｇｉｎｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；３．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂｅｉｆａｎｇ Ｈｅｎｇｌｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ＣＡＳＴｓｏｆｔ ＣＡＤ／ＣＡＥ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｃａｓｔｉｎｇ ｂｉｌｌｅｔ ｍｏｄｕｌｕｓ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｈｏｔｓｐｏｔ，ｇａｔｉｎｇ－ｒｉｓｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｔｉｎｇｓｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｏｒ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｅｆｅｃｔｓ，ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｉａｌ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ＣＡＤ／ＣＡＥ，Ｆｉｌｌｉｎｇ，Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｆｉｅｌｄ，Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ收稿日期：２０１１－０５－０７；修改稿收到日期：２０１１－０７－２０第一作者简介：黑玉龙，男，１９６８年出生，高级工程师，齐齐哈尔北方机器有限责任公司冶金技术中心，黑龙江齐齐哈尔龙华路２１０号（１６１０００），电话：１３８３６２２１８３８，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｅｉｙｌ１２６＠１２６．ｃｏｍ 目前，大多数铸造企业采用传统工艺试错法进行铸件生产［１，２］。
基于CAD技术的汽车发动机设计与优化
基于CAD技术的汽车发动机设计与优化CAD技术（计算机辅助设计）作为一种计算机技术，在汽车发动机设计与优化方面发挥了巨大的作用。
本文将介绍基于CAD技术的汽车发动机设计与优化的方法和技巧，以及它对汽车工业发展的影响。
一、CAD技术在汽车发动机设计中的应用在过去，汽车发动机设计主要依靠手工绘制的技术，工作效率低下，设计结果也难以满足复杂的要求。
然而，随着CAD技术的发展，设计师能够更加准确、高效地进行汽车发动机设计。
1. 三维建模CAD技术可以将汽车发动机的各个组成部分进行三维建模，使设计师可以清楚地了解每个零部件的形态和位置关系。
通过对整体结构的可视化，设计师可以更好地进行综合分析和优化设计。
2. 参数化设计CAD技术支持参数化设计，即通过设定一些关键参数，自动生成不同方案的设计结果。
对于汽车发动机设计而言，参数化设计可以快速生成各种可能的设计方案，然后进行评估和比较，以找到最佳解决方案。
3. 动态仿真CAD技术可以进行动态仿真，即通过数值计算和模拟，对汽车发动机在运行时的性能进行评估。
通过模拟不同工况下的运行情况，设计师可以优化发动机的工作参数，提高其性能和可靠性。
二、基于CAD技术的汽车发动机优化方法通过CAD技术的支持，设计师可以进行针对汽车发动机的优化设计。
1. 材料优化CAD技术可以帮助设计师模拟和分析不同材料在汽车发动机中的应用效果。
通过材料仿真和评估，设计师可以选择最合适的材料，以提高发动机的强度、降低重量和改善耐久性。
2. 流体动力学优化CAD技术结合流体动力学仿真功能，可以对发动机内部流动进行模拟和分析。
通过改善进气道、燃烧室和排气道等部分的设计，优化流体动力学性能，提高燃烧效率和动力输出。
3. 结构优化CAD技术可以模拟分析发动机组成部分的受力情况，并进行结构优化设计。
通过优化部件的形状、布局和连接方式，提高发动机的结构强度和可靠性。
三、CAD技术对汽车工业发展的影响CAD技术在汽车工业发展中起到了重要的推动作用。
基于CAD技术的汽车发动机零部件设计与优化研究
基于CAD技术的汽车发动机零部件设计与优化研究随着汽车工业的蓬勃发展，汽车发动机作为核心部件之一，对于汽车性能和可靠性的提升起着关键作用。
而发动机零部件的设计与优化是实现这一目标的重要环节。
本文将基于CAD技术，探讨汽车发动机零部件的设计与优化，以提升其性能和可靠性。
1. 引言汽车发动机作为驱动力源，直接关系到汽车性能和经济性。
发动机的设计与优化使得汽车制造商能够不断提高功率输出、降低油耗以及减少废气排放，从而满足用户对汽车性能和环保的需求。
2. CAD技术在汽车发动机零部件设计中的应用CAD技术是计算机辅助设计技术的简称，它在汽车发动机零部件的设计与优化中扮演着重要的角色。
通过CAD技术，设计师可以使用计算机软件进行三维建模、虚拟组装和仿真分析，从而减少传统手工绘图的时间和成本，提高设计效率和精度。
3. 发动机零部件设计与优化的关键因素3.1 材料选择材料的选择对于发动机零部件的性能和可靠性至关重要。
不同材料的机械性能、热膨胀系数和热传导性能将直接影响发动机的工作状态和寿命。
通过CAD技术，设计师可以对不同材料进行材料力学性能分析和耐久性测试，以确保材料选择的合理性。
3.2 结构设计发动机零部件的结构设计直接关系到其强度和刚度。
通过CAD技术，设计师可以进行结构优化分析，找到最佳的结构设计方式，减少零部件的重量和体积，同时提高其强度和可靠性。
3.3 流体力学分析发动机零部件的流体力学性能对于发动机的工作效率和能耗有着重要的影响。
通过CAD技术，设计师可以对零部件的流路进行计算流体力学分析，优化零部件的形状和布局，提高流体的传输效率，并减小能耗。
4. 汽车发动机零部件设计与优化案例4.1 汽缸盖的设计与优化汽缸盖作为汽车发动机的关键部件之一，对于发动机的工作效率和散热性能有着直接影响。
通过CAD技术，设计师可以进行汽缸盖的结构设计和散热优化分析，提高其强度和热传导性能，同时减小重量和体积。
4.2 气缸套的设计与优化气缸套是发动机中关键的密封部件，直接影响着汽缸的工作效率和稳定性。
汽车发动机曲轴终锻模的设计及仿真毕业设计论文
西安广播电视大学毕业设计论文题目：汽车发动机曲轴终锻模的设计及仿真专业：11春机械制造及其自动化时间：2013年05月摘要在科技突飞猛进的21世纪，越来越多的先进制造方法应用于传统加工工艺中，为机械领域的发展提供了新的方向。
本文主要阐述了锻造模具的数控加工及其发展趋势，并简单介绍了锻造的生产过程以及发展方向。
本文重点介绍了汽车发动机曲轴终锻模具的设计制造方法，以及各种软件在曲轴终锻模具设计和加工中的应用。
首先利用CATIA软件对曲轴零件、锻件、锻造模块等进行实体建模，然后利用UG软件对模具型腔进行数控加工仿真，最后在AUTOCAD软件中生成曲轴二维零件图，锻件图，模块图和装配图。
而对曲轴模腔的实体建模过程以及模腔的数控加工仿真过程做出的重点叙述，说明了CAD/CAM在现代制造业中的应用。
关键词：发动机曲轴终锻模数控加工仿真AbstractIn the 21st century of the technological advances, more and more advanced manufacturing methods used in traditional processing technology for the development of machinery provides a new direction. This article focuses on the forging die machining and trends, and briefly describes the forging of the production process and development. This article focuses on the automobile engine crankshaft forging die design and manufacture of the final approach, and a variety of software end of the crankshaft forging die design and processing of the application. Firstly, forging and CATIA software modeling module, and then the mold cavity using UG software for NC machining simulation, the last in the AUTOCAD software to generate two-dimensional parts and assembly drawings and so on. While the crankshaft bore cavity mold and mold the physical modeling simulation process chamber processing time and space to make the focus of narration, description of the CAD / CAM application in modern manufacturing.Keywords: Engine Crankshaft; Finish forging die; NC machining simulation目录摘要 (I)Abstract....................................................................................................................... I II 目录 . (I)第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2国内外曲轴加工技术的现状及发展 (1)1.2.1国内外曲轴加工技术的现状 (1)1.2.2国内外曲轴加工技术展望 (3)1.3本课题研究的目的意义 (4)第2章曲轴设计 (5)2.1曲轴的工作条件和材料的选择 (5)2.1.1曲轴的工作条件和设计要求 (5)2.1.2曲轴的材料 (6)2.1.3曲轴强化的方法 (6)2.2曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计 (6)2.2.1主要尺寸的确定 (7)1.2.2曲轴两端设计 (8)第3章曲轴终锻模设计 (10)3.1制定锻件图 (10)3.2计算锻件的主要参数 (11)3.2.1设备选定 (11)3.2.2终锻模膛设计 (12)3.3曲轴的实体建模 (13)3.3.1曲轴的锻件实体建模 (13)3.3.2曲轴模块实体建模 (15)3.4模具装配所需的其它零件的结构设计和实体建模 (15)3.4.1上模架 (15)3.4.2下模架 (17)3.4.3垫板 (18)3.4.4前压板 (19)3.4.5后挡板 (20)3.4.6导向装置 (20)3.4.7顶杆 (23)3.5实体建模装配 (24)第4章曲轴模膛数控加工仿真 (25)4.1终锻模模膛数控加工 (25)4.2生成G代码及刀具路径后处理 (28)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第1章绪论1.1概述曲轴，引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。
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文章编号： １６７２－ ０１２１（ ２００７） ０４－ ００４６－ ０３
基于 ＣＡＤ ／ＣＡＥ 技术的汽车曲轴模锻工艺优化
周 杰， 李 晶， 孟 毅 （ 重庆大学 机械工程学院， 重庆 ４０００４４）
摘要： 介绍了 ＣＡＤ ／ＣＡＥ 技术在汽车曲轴模锻工艺中的应用， 建立了曲轴模锻成形工艺的刚粘塑性有限
考虑到能使金属均匀地分布， 减轻终锻型槽的 负荷， 在终锻前加上预锻工步， 故初定曲轴的模锻工 艺流程为： 下料→加热→预锻→终锻→热切边→热 校正。
收稿日期： ２００７－ ０５－ １５ 作 者 简 介 ： 周 杰 （ １９６５－ ） ， 男 ， 教 授 ， 博 士 生 导 师 ， 从 事 材 料 加 工 工
维造型［２］。这里运用 ＵＧ 三维造型软件进行经验性设 计。
ＵＧ 实体建模提 供 了 一 组 丰 富 的 支 持 各 种 建 模 操作的工具集， 使设计过程有更多的灵活性， 用户可 以根据设计意图选择正确的建模策略。为了便于编 辑修改， 必须建立全相关、参数化的模型。在建模过 程中要合理运用层的概念， 给不同的特征设定相应 的层， 根据需要设定 为 可 选 或 不 可 选 、隐 藏 或 显 示 ， 这 样 操 作 界 面 就 很 清 晰 、便 于 管 理［３］。
（ ２） 曲轴平衡块 Ｗ１ 与 Ｗ２、Ｗ３ 与 Ｗ４ 之间的相 连部分呈 Ｓ 形， 材料利用率低， 只用预终锻成形很难 合理分配材料， 提高材料的利用率， 在预锻之前需增 加一个滚压制坯工序。
（ ３） 采用优化后的模锻工艺方案， 在保证成形质 量的情况下， 材料利用率由初定工艺的 ６１．８％提高 至 ８０．８％， 能够为企业创造良好的经济效益。
Ｗ１ 平衡块； 图 ４ 为
终锻成形结束时金
属流动速度矢量
图。
从 图 ３、４ 可 以
看出， 在初定的成
形工艺方案中， 模
图 ３ 终锻成形结束时的截面图
具型腔被材料完全 填充， 锻件外形达
到了预期的效果，
但是金属流动情况
不稳定， 且终锻后
产生的飞边过大，
造成材料浪费， 材
料利用率仅为
６１．８％ ， 经 济 效 益
差。
图 ４ 终锻结束时金属流动速度矢量图 ４．２ 优 化 成 形 工
艺的模拟分析
根据初定成形方案的模拟结果， 调整工艺流程，
在预锻前增加一个滚压制坯工序， 如图 ５ 所示（ 一模
双工序， 先 将 坯 料 拍 扁 ， 再 旋 转 ９０ 度 后 再 次 滚 压 ） 。
调整工艺流程后再次进行模拟， 模拟中主要参数设
４８
ＣＭＥＴ 锻 压 装 备 与 制 造 技 术 ２００７ 年第 ４ 期
程、模具技术及模具 ＣＡＤ ／ＣＡＭ／ＣＡＥ 教学与研究
４６
３ 曲轴 ＣＡＤ 建模的方法与技巧 曲轴类锻件具有形状复杂、形状和位置尺寸要
求 严 格 、加 工 难 度 大 的 特 点， 目 前 普 遍 采 用 ＣＡＤ 三
ＣＭＥＴ 锻 压 装 备 与 制 造 技 术 ２００７ 年第 ４ 期
ＦＯＲＧＩＮＧ 锻 造
和大小头的台阶轴需机加工， 上下模对称度≤ ０．３ｍｍ（ 一般曲轴未作此项要求） 。该曲轴虽然 是 平
用率的目的。
面分模， 但锻造精度要求高， 故锻造难度大， 且平衡
块 Ｗ１ 与 Ｗ２、Ｗ３ 与 Ｗ４ 之间的相连部分呈 Ｓ 形， 材
２ 曲轴模锻工艺分析 曲轴如图 １ 所示， 属于水平分模的四拐曲轴， 带
文献标识码： Ｂ
１ 前言 汽车发动机曲轴， 是汽车工
业中一种典型的复杂模锻件， 其
３５０
Ｃ
３１５．６
４６ ４６
Ｂ
２８．５ ２８．５ Ｄ
Ｅ
成形难度大， 对成形工艺要求
Ｐ１
Ｐ４
#１０１．６
高。近年来， 由于汽车的重载、高 速和高可靠性的要求， 对曲轴的 性能要求也越来越 高［１］， 因 此 ， 如 何改进曲轴的加工工艺， 以尽可
ｔｉｏｎ ｆｏｒ ｂｕｌｋ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１， （ １１１） ：２－ ９．
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｄｉｅ Ｆｏｒ ｇｉｎｇ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｒ ａｎｋｓｈａｆｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＡＤ ／ＣＡＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
元模型， 采用三维有限元法对成形工艺进行了模拟分析， 基于模拟分析结果， 优化了曲轴模具结构， 确定了
合理的工艺流程。通过生产试制， 验证了曲轴模锻工艺优化的合理性与可行性， 为同类产品的生产提供了理
论依据和技术支持。
关键词： 机械制造； 模锻； 曲轴； ＣＡＤ ／ＣＡＥ
中图分类号： ＴＧ３１６．３
曲 轴 虽 然 有 ４ 拐 、６ 拐 、平 面 分 型 、立 体 分 型 等 不同形式， 但经过分析可以发现其造型过程大致相 同， 见图 ２。
图 ２ ＵＧ 造型过程示意图 （ １） 根据锻件图纸化整为零， 如把曲轴分为平衡 块、连杆轴颈、主轴颈。由于曲轴沿分模面对称， 建模 时只需建立一半模型， 另外一半由镜像得到； （ ２） 分别进行锻造工艺的拔模斜度的处理， 要根 据分模面的不同进行不同的拔模处理， 并注意拔模 顺序； （ ３） 平衡块上局部处理； （ ４） 导圆角处理； （ ５） 把主轴颈、平衡块和连杆轴颈的过渡圆角做 出。
图 ５ 曲轴滚压模三维模型
图 ６ 为优化工艺后终锻成形结束时的截面图， 截取部位为 Ｗ１ 平衡块； 图 ７ 为优化工艺后终锻成 形结束时金属流动速度矢量图。
从图 ６、７ 可以看出， 在优化后的成形工艺方案 中， 模具型腔填充情况 终锻后产生的飞边大小合适， 材料利用率提高至 ８０．８％， 能够为企业创造良好的经济效益。
４ 个平衡块， 是形状较复杂的中小型曲轴。曲轴重 ２０．６ｋｇ， 总 长 ６６５．６ｍｍ， 总 宽 １５２．４ｍｍ。 平 衡 块 高 度 １４８ｍｍ， 板宽 １７．５ｍｍ， 拔模斜度 ２．５°。４ 个平衡块 Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４ 都 不 机 加 工 ， 只 有 连 杆 颈 、主 轴 颈
料 利 用 率 低 。 锻 件 材 料 ４０ＣｒＮｉＭｏＡ， 锻 造 设 备 ４００００ｋＮ 热模锻压力机。
【参 考 文 献 】 ［１］ 李海国．国内外内燃机曲轴制造技术现 状 及 发 展 趋 势．制 造 技 术
与机床， ２００３， （ ５） ： １２－ １５． ［２］ 李 季 ．汽 车 锻 模 的 计 算 机 三 维 造 型．锻 造 与 冲 压 ， ２００５， （ ４） ：
７８－ ８０． ［３］ Ｓ．Ｉ．Ｏｈ， Ｗ．Ｔ．Ｗｕ， Ｋ．Ａｒｉｍｏｔｏ．Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａ－
#３０
Ｍ１ Ｗ１ Ａ Ｂ
Ａ Ｗ２ Ｍ２ Ｗ３
Ｐ２
Ｐ３
Ｃ
Ｄ
Ｍ３ Ｗ４
Ｅ
能地提高曲轴的力学性能和寿
Ｂ－ Ｂ
命显得尤为重要。本文在给定零 #４４．４
件 几 何 形 状 尺 寸 、材 料 和 设 备 条 件 的 情 况 下 ， 运 用 ＵＧ 三 维 造 型 软 件 进 行 经 验 性 设 计 ， 利 用 Ｄｅ－
１４．７
#４８．５ ４６．４ Ｒ２７．６
Ｒ７６．２
ｆｏｒｍ ３Ｄ 软件对曲轴的成形过程
进行数值模拟， 研究成形过程中
的 材 料 流 动 情 况 、模 具 型 腔 的 充
５４ ５４
Ｃ－ Ｃ
Ｄ－ Ｄ
６９．８５ 图 １ 曲轴零件图
Ｅ－ Ｅ
Ａ－ Ａ
３０．２
６９．８５
２－ Ｒ１５
填情况， 基于模拟分析结果， 优化曲轴模具结构， 确 定合理的工艺流程， 达到减少成形缺陷、提高材料利
置不变。
ＣＭＥＴ 锻 压 装 备 与 制 造 技 术 ２００７ 年第 ４ 期
４ 曲轴模锻成形过程的三维有限元模拟 ４．１ 初定成形工艺的模拟分析
模拟中主要参数设置： ①坯 料 材 料 ４０ＣｒＮｉＭｏＡ， 利 用 ＵＧ 中 的 ＡＮＡＬ－ ＹＳＩＳ 功 能 计 算 产 品 的 重 量 ， 加 上 材 料 损 耗 后 ， 确 定 坯料的下料尺寸 !１００ｍｍ×５８０ｍｍ； ②网格划分时采用三维四面体单元， 坯料初始 网格数 ４００００ 个； ③坯料预锻温度 １１５０℃， 终锻温度 １０５０℃； ④模具温度 ３００℃； ⑤摩擦系数 ｍ＝０．２， 采用剪切摩擦模型； ⑥设备用 ４００００ｋＮ 热模锻压 力 机 ， 压 力 机 速 度 ３００ｍｍ ／ｓ。 图 ３ 为终锻成形结束时的截面图， 截取部位为
ＺＨＯＵ Ｊｉｅ， ＬＩ Ｊｉｎｇ， ＭＥＮＧ Ｙｉ （ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＤ ／ＣＡＥ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｄｉｅ ｆｏｒｇｉｎｇ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｄ ａ ｒｉｇｉｄ ｖｉｓｃｏ－ ｐｌａｓｔｉｃ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｏｒｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｒｅｅ－ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＦＥＭ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｄｉｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｃｉｄｅｄ．Ｔｒｉａｌ－ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ：ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｅ ｆｏｒｇｉｎｇ ｏｆ ａｕｔｏｍｏ－ ｂｉｌｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｉｓ ｒａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏ－ ｄｕｃｉｎｇ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｄｉｅ ｆｏｒｇｉｎｇe Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔe ＣＡＤ ／ＣＡＥ