如何计算和确定坯料大小？

坯料一般按GB/T 702—1999采用热轧圆钢或方钢，计算坯料是为了确定坯料的直径和长度。坯料的直径和长度不但锻件生产时要用，而且选择模锻工步和设计模膛时也要用。确定坯料时需要计算锻件质量和飞边质量，并要按标准规格采用。

使用计算机进行工艺设计，可以容易地求出锻件的体积、质量、剖面面积等数据。但通过本节的叙述，可以清楚地了解工艺设计的思路和步骤，特别是了解坯料选择与滚压模膛、卡压模膛等设计的关系。因此本节的叙述，对读者仍是有用的。

1.锻件质量计算

锻件质量指理论计算质量。最终的质量是在锻件调试生产之后才确定的。

对于形状简单的锻件，通常是将锻件划分为若干部分，每一部分都接近规则的几何形体，如圆柱、棱柱、截锥台、棱锥台等。然后分别计算体积并全部加起来。总的体积乘以材质密度就是锻件质量。

对于形状复杂的锻件，建议用作截面图的方法计算。具体作法如下：

1）将冷锻件图按1∶1的比例画在方格纸上。

2）沿锻件轴线选取典型部位画出截面图形。锻件形状变化急剧处截面取得密些，形状平缓，变化不大处取得稀些。

3）求出各截面面积（mm²）。

4）在方格纸上，以锻件的整个长度为横坐标，标出与锻件图各截面相对应的位置。

5）以各截面的面积值为高度，在纵坐标的对应位置上作坐标点。面积值一般很大，作图不便，可按同一比例M将各点高度缩小。

6）把坐标点用圆滑曲线连接起来，即为截面图，见图3-2-45。

图3-2-45 截面图

7）求出曲线与横坐标所包容的面积并乘以比例M即得锻件体积。即：

V_d=M∑F

用这种方法可得出足够精确的结果。

将体积乘以材质密度就是锻件质量。

在本例中：

M=10；

∑F=4942mm³；

V_d=（10×4942）mm³=49420mm³。

求得锻件质量为：

G_d=（49420×7.85×10^-6）kg=0.338kg。

锻件模锻时，不可避免地会有些打不靠。计算质量有时要考虑这一因素，将锻件厚度公差的正公差之半计入。锻件长度、宽度方向上的公差影响一般不考虑。

连皮是模锻时锻件一部分，计算体积时应计入。

2.飞边质量的计算

模锻时，飞边并不完全充满飞边槽，也不需要完全充满飞边槽。据经验，可按充满飞边仓部的一半来考虑。

飞边体积等于飞边截面积乘以距锻件x处的周长，见图3-2-46。这个周长可从锻件图上量出。x可理解为飞边截面面心与模膛边缘之间的近似距离。

按仓部一半考虑的飞边截面积和x值列于表3-2-3，供计算时参考。

实际上，飞边的分布是不均匀的，见图3-2-46所示。计算时需视具体情况进行修正。

图3-2-46 飞边的不均匀分布

表3-2-3 飞边截面积与x值

锻件上截面差大的过渡区和未作精确制坯即进行终锻的部分，计算时都应将面积适当放大。而锻件最大截面处的飞边，则往往需要适当减小。

3.坯料的体积和质量(www.xing528.com)

坯料体积V_p可由式3-2-5求得：

V_p=（V_d+V_f）（1+δ） （3-2-5）

式中 V_d——锻件体积（mm³）；

V_f——飞边体积（mm³）；

δ——烧损率，加热至锻造温度，钢的平均烧损率可按表3-2-4选取。

表3-2-4 烧损率

将所得体积乘以材质的密度就是毛坯的质量。

4.坯料规格的确定

（1）饼类锻件 这类锻件都有镦粗工步，镦粗时常用的高径比m为：

m=L_p/d_p=1.5～2.2

式中 L_p——毛坯长度（mm）；

d_p——毛坯直径（mm）。

若m＞2.5，坯料在镦粗过程中容易弯曲，而且操作不安全。若m过小，则往往给下料带来困难。因此，只要材料在规格的选用上允许，就要避免超出所给的高径比范围。

由于：

将m值代入后得：

算出d_p后，再按标准规格确定坯料直径。坯料长度按确定后的坯料直径计算。即：

（2）杆类锻件 杆类锻件按锻件的最大横截面积来确定坯料直径。先计算坯料截面积：

S_p=KS_dmax （3-2-8）

式中 S_dmax——计入飞边的锻件最大截面积（mm²）；

K——系数。与坯料在模锻过程中，坯料截面聚积的程度有关。可按表3-2-5数值选取。

表3-2-5 系数K

选用表中系数K时，如锻件最大截面所占的区段较窄小，取表中的较小值，反之，取较大值。

当最大截面只有极小一段时（见图3-2-47），则用该段长度L上的平均截面积S′_d代替上式中的S_dmax进行计算。

图3-2-47 计算平均截面积的部位

求得S_p后，即可得：

按标准规格确定坯料直径后，再用式（3-2-10）：

计算出坯料长度。