连杆作为汽车发动机的重要零部件,其轻量化设计和生产质量对于发动机的性能具有重要影响。粉末锻造技术兼具粉末冶金和精密锻造两种工艺的优点,生产出的粉锻连杆性能好、重量轻、成本低,因此粉锻连杆在当今汽车产量趋稳而追求质量与轻量化的背景下,具有很好的应用前景。目前国产发动机连杆大多为钢锻件,粉锻连杆大部分依赖进口,因而实现粉锻连杆的自主研发与生产有助于提升我国汽车行业水平。粉末锻造过程变形复杂,传统的实验方法无法准确便捷地了解粉末锻造过程中材料的变形情况和变形规律,且成本高、周期长。因此借助数值模拟技术,研究粉锻连杆成形过程和工艺参数对连杆成形质量的影响规律,对于优化预制坯设计和提升连杆质量具有重要的指导意义。本文以某型号粉末锻造连杆为研究对象,通过UG软件建立了粉锻连杆数值模拟模型,基于实际生产情况确定了传热过程和锻造工艺参数,在此基础上分析获得了粉锻过程中连杆致密顺序、致密程度、致密均匀性、温度场、应力和应变分布、载荷等方面的规律,得到了粉末锻造连杆的致密过程,揭示了连杆预制坯设计的不足之处。借助有限元分析软件DEFORM,通过研究粉锻连杆中相对密度平均值、特征点密度变化、相对密度标准差、等效应力、温度场等参数的变化规律,分析获得了锻造速度、初始相对密度、始锻温度、模具温度和摩擦因子等工艺参数对连杆致密性和致密均匀性的影响规律,并根据模拟结果确定了最优的粉末锻造工艺参数组合。通过对不同工艺、不同初始相对密度分布预制坯的对比研究,分析获得了圆环形预制坯在镦粗和闭式模锻下的成形规律,研究了均匀初始密度分布和非均匀初始密度分布下圆环、圆柱和方形预制坯的致密规律,并分析了不同初始密度差下的密度补偿情况,为连杆预制坯的改进设计提供了参考。根据连杆预制坯锻造中出现的问题和典型预制坯的致密规律,提出了非均匀密度分布和减小连杆小头横向流动量两种预制坯改进方案。优化前后连杆小头的致密情况和特征点致密顺序的对比结果表明优化方案提高了连杆的致密性和均匀性,带来了良好的改进效果。预制坯密度测量结果表明实际生产中预制坯密度分布和非均匀密度分布优化方案相符,证实预制坯的非均匀密度设计是合理可行的。