铝生产量的不断增长为铝及铝合金的应用提供了物质基础，汽车轻量化的时代要求，催生了民用铝合金锻造工艺技术的普及与发展。
目前，汽车用铝合金控制臂锻件已经在我国蓬勃发展起来了。转向节是汽车前悬架结构中的一个重要零件，在发达工业国已经铝合金化。这一产品的开发模拟如下所述。
转向节在汽车结构中的位置如图19-2-19所示。传统的转向节为钢制零件，代之为铝合金的转向节如图19-2-20所示。
图19-2-19 转向节在汽车结构中的位置
1.工艺分析
铝合金转向节在欧美等发达国家已经广泛用于汽车之中。为了开发这一产品，芜湖禾田汽车工业有限公司投入了技术力量，并与部分大学、科研院所开展合作，将其作为课题进行研究。
（1）研究方向的确定 在这一产品的开发中，将研究方向放在由逆向设计开始，重点研究锻造成形的工艺技术上来。这是因为没有必要进行重复劳动去设计转向节的形体结构，真正需要解决的是国外同行不公开的锻造成形工艺技术。
图19-2-20 铝合金万向节锻件
（2）逆向设计 在逆向设计中，以市场已有的铝合金转向节为样品反求出其数值模型。由激光抄数机对样件进行扫描，所得点云图如图19-2-21所示，再转换为三维（3D）数值模型图，如图19-2-22所示。由数模图转化为线型三维图和二维设计图，如图19-2-23和图19-2-24所示。
图19-2-21 点云图
图19-2-22 三维数模图
图19-2-23 线型三维图
图19-2-24 二维设计图
（3）工艺分析 由图19-2-22所示数值模型图可以看出，该锻件形体结构复杂，其特点简化如下：
1）有较大弧度的拱形结构。
2）有枝芽和L形结构。
3）有两个40～60mm的凸起块，如图19-2-24左侧所示。
4）具有凹形槽和多个凸点造型。
由上述结构特点进行工艺分析如下：
1）该锻件锻造成形模具的分型面（即分模面）为一大拱形分型面。
2）该锻件在终锻前所需的坯料无辊锻制坯，所以选择制坯的方法只能是自由锻制坯。(www.zuozong.com)
3）弯曲并成形枝芽和L形。
4）在预锻之后进行切边和掏料，即去除多余金属，为下次变形让出空间。
5）终锻成形。
6）切边和冲孔。
7）固溶淬火和时效强化。
2.数值模拟
根据上述工艺分析，铝合金转向节锻件在成形过程中，需要对自由锻成坯后的半成品进行弯曲数值模拟，以便确定弯曲模的形状和坯件定位，也需要对预锻和终锻进行数值模拟，以指导预锻和终锻成形工艺及模具设计与制造。
（1）体积分布与计算 根据锻件的形体结构对其体积分布（含飞边桥、飞边槽处废料在内）进行计算，计算结果如图19-2-25所示（计算过程和数据略去）。
（2）坯料设计 根据锻件的体积分布和数据，其坯料设计如图19-2-26所示。
图19-2-25 体积分布图
图19-2-26 坯料设计
a）坯料二维设计 b）坯料三维设计
（3）弯曲数值模拟 通过弯曲模拟所得坯料如图19-2-27所示。
图19-2-27 弯曲所得坯料
（4）预锻数值模拟 预锻是在终锻模上进行的，模拟如图19-2-28所示。
图19-2-28 预锻数值模拟
通过预锻模拟可以看出坯料不能在终锻模膛中一次完成变形，这是由金属材料的变形抗力所决定的。只有通过去除多余金属，降低变形抗力，为坯料的进一步变形让出空间，才能为金属坯料的最终成形创造条件。
（5）终锻数值模拟 在模拟中去除多余金属后，再次在终锻模中进行模拟，其结果如图19-2-29所示。
图19-2-29 终锻模拟
通过模拟可以看出，对该锻件所作的工艺分析和工艺处理是正确的。虽然如此，数值模拟往往和实际情况存在着一定的差距。
再次进行分析，结合专家技术，参照实践经验，对可能出现的问题提前予以修正和补偿，该锻件的成形是能够实现的。
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