汽车产业是世界上规模最大、最重要的产业之一，从某种程度上来说，汽车产业的发展水平和实力反映了一个国家的综合国力和竞争力。中国汽车行业经过近十年的高速增长，2018年中国汽车市场首次为负增长，市场开始逐渐成熟、增长空间开始趋向缩小，但是中国汽车市场依然是全球的最大的市场。2018年汽车的销量是中国2808万辆，美国1727万辆，欧洲30个国家/地区为1562万辆；中国汽车市场约占全球的1/3，是众多大型汽车集团的主战场，也是单一国家的最大市场。因此，中国汽车行业未来仍有增长空间，预计将维持平稳增长。

前轴是载货汽车、大型客车底盘系统的重要的零部件之一，形状复杂，承受冲击性负荷，尤其是车辆在下坡急刹车时，前轴将承受总负荷的三分之二，因此对前轴的强度、刚性和疲劳寿命要求较高，其品质直接影响到汽车传动系统的稳定性和负荷运行时的安全性。前轴主要是通过锻造制造，而锻造首先要有模具。经研究通过改善锻造工艺可以提高前轴的性能，所以现在许多国家都在发展模锻技术。[1-5]

模锻是指将坯料放入上、下模块的型槽间，借助锤头，压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。模锻的余量少，后处理工作量少，工作效率较高，锻件的内部组织均匀，受人为因素影响较小。所以锻造模具的设计水平则很大程度上决定了锻件的质量水平。[9]

汽车前轴使用模锻工艺易产生缺陷，废品率较高，成本高，而且在使用中会造成应力集中导致疲劳断裂等问题。因此，模拟锻件模锻过程，分析潜在缺陷，对锻造工艺进行优化处理，对于企业提高锻件质量，减少锻件的废品率有着重要的意义。[10]

锻造缺陷除了跟锻模设计有关外，还跟锻造工艺有关。锻造过程的有限元数值模拟，可以获得金属变形的详细规律，包括网格变形，速度场，应力和应变场的分布规律，还包括载荷与行程的关系曲线。通过对模拟结果的可视化分析，可以在现有的模具设计上预测金属的流动规律，包括其中缺陷的产生。利用得到的力边界条件对模具进行结构分析，根据结果再改进模具设计，从而提高模具设计的合理性和提高模具的使用寿命，减少现实中模具试制次数，降低生产成本。模拟仿真除了可以改进模具设计外，还可以优化锻造工艺参数如锻造温度、锻造压力等。[11-14]

本次毕业设计针对某汽车前轴产品进行产品结构和锻造工艺分析，应用三维造型软件CATIA对汽车前轴的锻造模具进行模具设计，采用通用软件DEFORM进行热锻工艺仿真分析，得到合理的锻造工艺参数，确定最佳锻造方案，降低锻造成本，缩短锻造模具的设计周期，提高锻件质量。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

本文的研究内容包括介绍当前世界汽车产业的发展状况，各国锻造工艺技术研究背景和研究现状，分析各种锻造方案的优势和劣势以及面对不同锻件的时候如何进行选择。另外，本文将重点介绍某汽车前轴锻造模具的设计过程和锻造过程模拟仿真技术的基本原理。详细介绍某汽车前轴锻造过程和模拟仿真技术过程，得出最优的锻造工艺参数，确定最佳锻造方案，降低锻造成本，缩短锻造模具的设计周期，提高锻件质量。

2.2 设计目标

本次通过某汽车前轴锻件的锻造工艺设计与仿真分析，可以更加深刻地掌握汽车制造工艺学相关专业知识，并将其应用到实际产品工艺设计中。基于前轴锻件的锻造工艺，应用专业仿真软件开展对应的仿真分析，可以有效地锻炼自己掌握三维建模及有限元/有限差分分析方法的能力。

2.3 技术方案及路线

一、对零件结构的锻造工艺性分析

二、确定分模面的位置和形状