连杆是汽车发动机中的核心零部件,在实际生产中不但对其品质要求很高,而且对其成本也有严格的控制。目前连杆毛坯大多数采用锻造或者粉末锻造工艺来生产,这两种工艺存在工序多、模具磨损严重、能耗大等不足,导致制造成本偏高。借鉴铸造易成形和锻造改性的优点,本文采用铸锻复合成形工艺进行连杆毛坯的生产,采用有限元软件对生产过程中的铸造和锻造工艺进行数值模拟分析,优化了锻造前连杆小头和杆体形状及铸锻相关工艺参数,通过模拟结果验证了铸锻复合工艺的优越性。此外,本文采用的是非调质钢,后续省去了调质处理,具有环保和节约能源的优点,并且提高了生产效率。本文的主要研究内容及结论如下:1.闭式热模锻预制坯小头形状对连杆毛坯热模锻成形过程有很大影响。本文设计了小头实心形状和小头空心形状的两种方案,通过DEFORM-3D软件模拟结果分析,采用小头实心形状预制坯方案,成形后应力应变分布不均匀,在小头内径处出现了微小连皮现象;采用小头带孔形状预制坯方案,成形载荷较小、应力应变分布均匀、表面光滑未出现金属堆积情况,因此确定采用小头带孔方案为连杆热模锻预制坯。2.闭式热模锻预制坯杆体形状对连杆毛坯热模锻成形过程有很大影响。本文设计了杆体实心和杆体带有凹槽形状的两种方案,通过有限元软件模拟分析得到:采用实心杆体形状的预制坯,整个连杆毛坯出现了严重的毛刺现象,应力应变分布不均匀,成形效果不好;采用带有凹槽杆体形状的预制坯,应力应变分布均匀,连杆表面无毛刺现象,成形质量较好,因此确定采用杆体带有凹槽方案为连杆热模锻预制坯。3.连杆大小头与杆体间的圆角大小以及模锻温度对连杆毛坯闭式热模锻有很大影响。本文利用DEFORM-3D仿真软件分别对不同圆角大小、不同模锻温度的连杆预制坯进行数值模拟分析,确定最佳最佳圆角分别为R28、R22,最佳模锻温度为1050℃,当满足上述工艺参数时,连杆毛坯成形质量最好。4.根据连杆毛坯铸件的结构特征和非调质钢49MnVS3的特点,确定采用普通砂型重力铸造工艺,选用水玻璃砂为造型材料,具有成本低廉、制备工艺简单、无污染等优点。设计了侧注式浇注方案和顶注式浇注方案,并计算出浇注系统各组元和冒口的尺寸,利用Anycasting模拟软件分别对两种浇注方案进行数值模拟,根据模拟结果分析得到,侧注式浇注的铸件充型与凝固效果更好,适合本文连杆毛坯的生产。5.模拟分析了浇注温度和浇注速度对连杆毛坯铸件成形质量的影响:在1540~1600℃范围内,浇注温度越高,连杆毛坯缩孔类缺陷就相对少,选取最佳浇注温度为1600℃;浇注速度决定着铸件上表面剩余空气分布情况,当浇注速度为0.7 m/s时,铸件上表面剩余空气量最小,成形质量最好。