设计优化：辊锻毛坯图制作

辊锻工艺设计的第一项工作是设计辊锻毛坯图，即根据锻件图作出辊锻毛坯断面图。其方法与作锤上模锻件的计算毛坯图相同。首先，沿锻件轴向选取若干个具有代表性的断面，计算每一个断面面积，然后用一定的比例尺绘制在坐标纸上。辊锻毛坯图可有圆、方等不同形状的横断面，如图7-5所示为方形断面。辊锻毛坯图是以后进行设计计算的依据。

图7-5 断面图与毛坯图

断面面积按下式计算：

A_辊=（A_锻+A_飞）（1+δ）

式中 A_辊——辊锻毛坯断面面积；

A_锻——锻件断面面积；

A_飞——飞边断面面积，其计算方法与锤上模锻的相同，飞边槽充满系数的具体数值见表7-2；

δ——烧损率，根据加热条件选取。

为了使辊锻模膛形状不致过于复杂，需要对上述的断面图进行简化：在保证断面图面积不变的前提下，用直线代替曲线，在断面图上面积变化剧烈的部分，用圆弧光滑连接。利用断面图，可以方便地求出辊锻毛坯图。

绘出锻件的断面图后，便可在锻件断面图的基础上设计辊锻毛坯图。在设计时要注意以下几个问题：

1）按锻件长度上断面积大小不同，划分出几个特征段，如杆部区段、头部区段等。

2）为了简化模具结构和易于计算，将断面图上的曲线用相应的直线来代替（见图7-6）。

3）在一般情况下，辊锻毛坯的端部区段长度（见图7-6中毛坯的大头和小头部分长度）应比锻件相应区段长度取得稍短一些，以利于在模锻时易于将毛坯放在锻模中，同时可以避免由于坯料过长而引起的锻件端部出现折叠的缺陷。辊锻毛坯中间部分长度应取得和锻件相同。

图7-6 辊锻毛坯设计(www.xing528.com)

a）锻件图 b）断面图 c）辊锻件图

图7-7 辊锻毛坯的几种典型形式（虚线为夹头）

各特征段之间相连接的区域应圆滑过渡，否则将导致在辊锻及其后的模锻工步中产生折叠。此过渡区段一般划入断面较大的特征段内，过渡区段的斜度一般取45°～60°。其区段长度为

式中 A、A′——过渡区段的两个特征断面积。

4）原始毛坯尺寸是按锻件的最大断面选取的，有两种可能的情况：

①最大断面的区段A位于坯料的头部，如图7-7a、c和d所示。这个区段在辊锻时不变形。原始毛坯尺寸就按此头部尺寸选择。圆形原始毛坯的直径按确定，而方形原始毛坯的确定。

计算出d₀或c₁后，按相近的钢材标准选定原始毛坯尺寸。在重新计算出已选定的原始毛坯断面面积以后，按体积不变定律对头部长度重新计算确定。

根据辊锻时用夹钳夹持坯料的条件，处于端部供夹持用的坯料长度不得小于该部分边长或直径的1/2。在坯料端部不变形的情况下，可以利用它作为辊锻时的夹钳部位，但其长度也必须满足上述夹持条件。

②不变形区段A位于毛坯的中间，如图7-7b所示。此时，可能有两种辊锻方案：第一种方案是掉头辊，辊完一端后再辊另一端；第二种方案是在坯料的一端专门留有钳口位置，顺序进行辊锻而无需掉头。在比较这两种方案时可以看出：第一种方案节省金属，但需掉头，劳动强度大；第二种方案无需掉头，劳动强度小，但浪费金属。

原始毛坯体积V₀按锻件的断面图计算。原始坯料长度按下式计算：

5）在锤上模锻时，辊锻毛坯通常必须留有夹钳位置。在这种情况下，毛坯钳口有两种形式：第一种形式的夹钳料头是利用坯料不变形的端部，即原始毛坯的端部，它同时也作为辊锻时的夹持部位；第二种形式的夹钳料头是在辊锻的最后阶段锻制。夹钳料头的断面形状可以是圆形、方形、矩形或椭圆形，这取决于所选用的型槽系，并且在夹料头区段允许有侧飞边。第二种形式较第一种形式的优点在于可节约金属。

6）被辊锻的杆部的毛坯断面形状，可根据模锻时的成形要求加以选择。