辊锻成形技术
汽车轻量化中辊压成形的关键技术
汽车的白车身减重是轻量化的重要内容。
辊压件是白车身的重要构件。
本文介绍了汽车中辊压成形的应用及关键技术，特别是高强钢的辊压成形中的回弹、变形能以及扭曲、侧弯、边波等缺陷的预防和解决办法。
开发了多代保险杠、防撞杆、门槛等辊压件产品。
对于辊压成形国内外先进技术的发展作了介绍。
汽车轻量化中的辊压件为减少能源消耗和环境污染，汽车轻量化成为世界各国汽车制造的新趋势。
白车身作为汽车的重要部件，占到总车重量的40%左右，因此白车身的减重优化成为轻量化设计的重要内容。
目前国际上新车型白车身开发设计，广泛采用先进高强度钢板，其中有相当部分的构件，诸如前后保险杠、门梁、框轨、车顶弓型架、车身的B柱及底盘等构件，都是由辊压成形制造方式完成的。
辊压成形工艺广泛应用于汽车部件的制造，汽车上很多部件是由辊压工艺生产的（图1）。
辊压成形工艺与传统冲压相比，具有高效、节材、环保、成本低等突出优点，成为汽车部件制造工艺方法之一。
据统计采用辊压工艺制造的汽车部件，大约为车重的10%左右。
图1 辊压工艺生产的汽车零件辊压成形是通过顺序配置的多道次成形轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行弯曲，以制成特定断面的型材。
辊压成形与其他板金属成形的工艺相比，具有以下优点：⑴生产效率高，适合于大批量生产，和冲压、折弯工艺相比提高效率10倍以上，制造成本大幅降低。
⑵加工产品的长度基本不受限制，可以连续生产。
⑶产品的表面质量好，尺寸精度高。
⑷在辊压成形生产线上可以集成其他的加工工艺，如冲孔、焊接、压花等。
⑸与热轧和冲压工艺相比能够节约材料15%～30%。
⑹生产噪声低，无环境污染。
辊压成形工艺加工出来的型材其断面结构合理、品种规格繁多、几何尺寸精确，体现了现代社会对材料轻型化、合理化、功能化的使用要求。
辊压成形是一种高效节能的工艺技术，符合“发展循环经济，创建节约社会”的政策要求。
辊压成形采用先进的高效生产工艺，使成形截面达到最好的力学性能。
高强钢辊压成形的关键技术先进高强度钢AHSS（Advanced High Strength Steel）具有优良的材料性能。
辊轧成型(roll forming)工艺
辊轧成型（roll forming）是一种通过辊轧机将金属板材或带钢等长条材料连续弯曲成所需横截面形状的成型工艺。
这种工艺通常用于大批量生产金属制品，如建筑材料、车辆零部件、家具和电器等。
辊轧成型的工艺过程一般包括以下几个步骤：
1.设计模具：首先需要根据最终产品的要求设计好成型模具。
模具的设计需要考虑到产品
的尺寸、横截面形状以及材料性能等因素。
2.预处理：在进行辊轧成型之前，通常需要对原材料进行预处理，包括清洁、切割和对边
等工序，以确保材料的质量和尺寸符合要求。
3.辊轧成型：将经过预处理的金属板材或带钢送入辊轧机中，通过一系列辊轧的作用，使
材料连续地进行弯曲和塑性变形，最终得到所需的横截面形状。
4.切割和整形：在完成辊轧成型后，需要根据产品的长度要求对其进行切割，同时可能还
需要进行整形和修整，以确保产品的尺寸和外观符合要求。
5.其它加工：根据产品要求，还可能需要进行其它加工工序，如冲孔、打孔、焊接等，最
终得到成品。
辊轧成型工艺具有高效、自动化程度高、生产周期短等优点，适合于大规模生产相对简单形状的金属制品。
随着工艺技术的不断进步，辊轧成型在各个领域得到了广泛的应用。
辊锻轧制技术
辊锻轧制技术周艳鸿成型082 20081012081.辊锻变形特点辊锻是材料在一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。
辊锻变形原理如图1所示。
辊锻变形是复杂的三维变形。
大部分变形材料沿着长度方向流动使坯料长度增加，少部分材料横向流动使坯料宽度增加。
辊锻过程中坯料根截面面积不断减小。
辊锻适用于轴类件拔长，板坯辗片及沿长度方向分配材料等变形过程。
2.辊锻基本原理(1)坯料的咬入只有坯料被辊锻模咬入才能建立起辊锻过程，在实际生产中有端都自然咬入和中间咬入两种咬入方式，如图2所示。
在端部自然咬入进，模具与坯料之词的摩擦力是咬入的主动力，而坯料受到的压力p的分力是咬入的阻力，图中α称咬入角。
提高摩擦系数，减少咬入角有利于实现咬入条件，提高摩擦系数可用模具表面粗糙化来实现，减少咬入角可用减少绝对压下量来实现。
中间咬入是由辊锻模上的突出部位直接压入坯料而强行将坯料拽入变形区，咬入时不受摩擦影响，咬入角可以加大。
为了减少辊锻道次，增加每道次的压下量采用中间咬入是必需的。
端部自然咬入时咬入角不大于25?，中间咬入时可达：32?～37?。
(2)前滑辊锻过程中，每一时刻流入变形区与流出变形区的材料体积相等，而变形区的高度是变化的，因此材料沿辊锻方向运动速度也是变化的，在变形区出口处材料运动速度大于锻辊线速度。
这一现象称为前滑。
由于辊锻件的长度由出口处运动速度决定，因此计算前滑有重要意义，计算前滑的芬克公式为S＝(R/h-1/2)r2r＝(α/2)×（1-α/2β)式中S——前滑值；R——辊锻模半径；α——咬入角；β——摩擦角；h——变形区出口处高度。
芬克公式是在忽略宽民的条件下导出的，是计算简单变形的近似公式。
对于受型槽约束的纵向变断面辊锻，其前滑值较简单辊锻小。
(3)宽展材料经过辊锻在横向上流动形成了宽展。
影响宽展的因素主要有：绝对压下量，辊锻模直径、坯料原始宽度与摩擦系数等。
近净成形技术-精密辊锻
近净成形技术-精密辊锻摘要为了提升航空产品竞争力,要求生产过程节约能源、节约材料、提高资源利用效率,发展、应用近净成形技术是一个有效途径,精密辊锻就是近净成形技术的一种典型加工方法,本文以航空产品叶片作为载体介绍了精密辊锻的应用及成型的加工工艺要点。
关键词近净成形;精密辊锻;工艺现代先进的航空装备产品,为了提升战场和市场竞争力,通常必须在质量(高)、效率(高)、寿命(长)、成本(低)等方面具有综合优势。
而质量、效率、寿命、成本的完美结合,需要通过先进的制造技术加以实现。
近净成形技术是目前制造技术中发展较快的先进技术,它实现了高质、高效、低成本的加工。
近净成形技术之一精密辊锻技术实现了“两高一低”的目标。
我国制造业在一个相当长的时期将获得快速发展,制造业特别是机械制造业的发展,要求生产过程节约能源、节约材料、提高资源利用效率,已成为能否以低成本、高质量、高效率参与国际市场竞争的十分重要的问题,发展、应用近净成形技术就是一个有效途径。
近净成形改变了传统的毛坯成形技术,使产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变,使外部质量作到无余量或接近无余显,内部质量作到无缺陷或接近无缺陷,实现优质、高效、轻量化、低成本的成形。
金属零件近净成形技术是一种生产工序少、成本低、材料利用率高、成形精度高的金属零件直接加工技术,这些技术的应用不仅提高产品的性能,而且节省了大量的贵重金属,降低了成本。
精密辊锻就是近净成形技术的一种典型加工方法。
1 辊锻的分类及应用辊锻是将轧制变形引入锻造生产中的一种锻造新工艺,其特点就是在于通过一对反向旋转的模具使毛坯连续地产生局部变形。
即坯料在高度方向经辊锻模压缩后,除一小部分金属横向流动外,大部分被压缩的金属沿坯料的长度方向流动,因此,辊锻变形的实质是坯料的延伸变形过程。
辊锻工艺按其用途分为制坯辊锻与成形辊锻两类。
辊锻工艺按采用型槽的类型可分为开式型槽辊锻与闭式型槽辊锻两种方式。
开式型槽辊锻的模槽是刻制在两个辊锻模上,因而刻槽较浅,锻模的强度高,而且能量的消耗也较少。
铁路货车钩尾框精密辊锻-模锻复合技术
铁路货车钩尾框精密辊锻-模锻复合技术铁路货车钩尾框精密辊锻模锻复合成形技术北京机电研究所蒋鹏付殿禹曹飞杨勇宁波捷丰机械有限公司吴燕卿⽑⽂东成忠摘要国内批量⽣产锻造钩尾框零件的原⼯艺采⽤⾃由锻制坯，⼤吨位摩擦压⼒机展开模锻后折弯成形，需两⽕成形，存在着劳动条件差，⽣产效率低，⽣产成本⾼，能源消耗⼤，产品表⾯质量较差等问题，急需⼀种新型环保节能⼯艺替代。
北京机电研究所提出了⼀种铁路货车钩尾框精密辊锻模锻复合成形技术，其⼯艺路线为：下料→中频感应加热→1000辊锻机上4道次部分成形辊锻→3150吨以上摩擦压⼒机或⾼能螺旋压⼒机上锻造→切边→在通⽤设备上⽤专⽤⼯装或⽤专⽤液压折弯机折弯→整形，锻造过程在⼀⽕完成。
该技术已在捷丰公司等⼚家的⽣产线上成功地、经济地⽣产出了铁路货车钩尾框。
锻件产品质量稳定，各项性能指标均符合产品技术条件和图纸的技术要求，达到了提⾼产品质量，降低原材料消耗，提⾼⽣产效率，改善⼯⼈劳动条件的⽬的。
关键词：铁路货车；锻造钩尾框；精密辊锻模锻复合成形技术1 前⾔铁路货运⾏业近年来积极推进重载提速，以缓解铁路运能运⼒的不⾜。
在铁路道路⽅⾯主要是对原有道路的适应性改造，在货车车辆⽅⾯主要是增加各部件的承载能⼒。
为适应铁路货车车辆重载提速的要求，铁路车辆近⼏年来铸件改锻件的趋势明显。
和铸件相⽐，锻件的强度和可靠性⼤⼤加强，品质提升效果明显。
但同时由于铁路锻件普遍体积⼤、重量重、⽽且从铸件转化为锻件时⼀般仍保留许多铸件的结构特点⽽导致形状复杂，这样就形成了铁路锻件锻造的⼀般特点：需要⼤吨位的锻造设备、锻造⼯艺复杂，成形难度⼤。
锻造钩尾框的研制试制始于2003年。
由于我国铁路技术的发展，尤其是铁路货车的载重（开⾏5000~10000吨牵⾏重量列车）和速度（100~120公⾥、⼩时）的提⾼，给货车的各零部件提出了更⾼的可靠性的要求。
这⼆个指标是世界上独⼀⽆⼆的，欧洲铁路是⾼速轻载，北美铁路是重载低速，所以中国铁路的要求是最苛刻的。
大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺研究
大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺研究一、引言A.研究背景B.研究意义C.研究现状二、大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的基本原理A.辊锻原理和工艺流程B.大落差前轴精细制坯工艺原理C.大落差前轴精细制坯精度控制三、大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的实验研究A.实验设备和样品制备B.大落差前轴精细制坯辊锻成形试验C.试验结果分析四、大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的优化设计A.大落差前轴精细制坯工艺参数的优化设计B.新型辊模的设计C.优化后成形工艺的试验与分析五、结论与展望A.总结及论文贡献B.不足之处及进一步研究方向C.结论和未来展望第一章：引言随着科学技术的不断发展，金属锻造工艺进入了一个全新的阶段。
辊锻作为一种高效率的金属成形工艺，在中国工业发展中具有重要的意义。
辊锻工艺是将金属带状材料置于两个或多个辊轮之间进行连续成形的过程。
因其高效率、高质量和大型化等优点，被广泛应用于制造轴承、飞机发动机和船舶等重要机械零部件。
随着辊锻技术的发展，大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺越来越受到人们的关注。
这种新型的辊锻工艺可以实现金属坯料的高度准确成形，因此越来越多的研究人员开始尝试研究大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的相关问题。
本篇论文旨在研究大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的相关问题。
本文将从辊锻原理、工艺流程、大落差前轴精细制坯的工艺原理和精度控制等方面探究大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的基础知识。
本文还将介绍实验研究方法和实验结果，以及大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的优化设计方法。
本文的研究结果可以为相关领域的科研工作者提供有价值的参考信息。
第二章：大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺的基本原理A. 辊锻原理和工艺流程辊锻是金属成形的一种重要工艺，它采用两个或多个辊轮将金属带状材料进行连续成形。
辊锻可以使金属坯料在各个方向上均匀变形，避免了其他金属成形工艺中因为加工过程中的内应力引起的产生缺陷的问题。
而且辊锻的生产效率高，成形精度高，已经成为重要的铸造工艺。
辊锻工艺
三、辊锻的分类及应用
辊锻分为制坯辊锻和成形辊锻两类。制坯辊锻是为模锻准备 所需形状尺寸的毛坯﹔成形辊锻能直接制出符合形状尺寸要求 的锻件。 辊锻变形的实质是坯料的轧制延伸﹐坯料部分截面变小而面 的幅度增加。当截面变形较大时﹐需要经多次辊轧完成。其工 艺设计主要是合理的决定各工步辊锻的压下量﹑展宽量和延伸 变形量。它们取决于辊径的大小﹑孔型的形状尺寸﹑毛坯的温 度和冷却润滑等变形条件。坯料的一端用夹钳夹紧﹐在扇形模 的第一道孔型的辊压下变形(初成形)并退出﹔然后在下道孔型 的无模空间处送进﹐再次辊压变形(预成形)并退出﹔根据变形 的需要﹐经多道辊压而逐渐成形﹐得到所需的成形工件。
M=2Fa
式中 F——总压力； a——力臂，总压力作用点至中心连线的距离。 力臂a可表示为： a= φl 式中l——变形区长度，l=
Rh ，R为辊锻模的工作半径，
图2Байду номын сангаас2 辊锻力矩
φ——合力作用点系数，当辊锻件带毛边时φ=0.25～0.30； 当辊锻件不带毛边时 φ=0.40～0.45.
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A=bl
式中 l——变形区长度，mm，l≈ Rh R——辊锻模工作半径，mm；
图2-1 变形区压力分布 ∆h——压下量，mm； ∆h=2（h0-h1），2h0、2h1为变形前、变形后的高度； b——变形区平均宽度，mm，b= 锻后毛坯宽度。
b 0 b1 2
b0、b1分别为辊锻前、辊
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2.辊锻力矩 总压力与辊锻力臂的乘积即为辊锻力矩，如图2-2， 其计算公式为
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2、辊锻的经济优越性
辊锻成形过程是一个局部连续的静压成形过程，是轧制和模锻两种工 艺的结合，集中了这两种工艺的优点，与一般锻造工艺相比，优越性体现 在： 锻件质量高.具有良好的金属流线，产品精度高，表面粗糙度值小， 可实现无余量生产，节约金属材料。 生产效率高.在锤上拔长时，往往需打击多次，而在辊锻上由于锻辊 是连续运动的，因此只需辗压几次。 模具寿命长.由于辊锻变形是连续静压过程，没有冲击与震动，金属 与模具之间的相对滑动较小，模具磨损小。 设备吨位小.金属是逐渐连续变形，在变形的一瞬间，模具只与毛坯 的一部分接触，因此所需设备吨位小。 工艺过程简单，易于实现机械化、自动化生产。
辊锻锻造工艺锻模设计
• 审计调整分录如下：
借：管理费用--折旧 156
贷：累计折旧
156
• 四、固定资产减值准备的实质性程序 P111
• 固定资产的可收回金额低于其账面价值称为固定资产减值。 这里的可收回金额应当根据固定资产的公允价值减去处置 费用后的净额与资产预计未来现金流量的现值两者之间的 较高者确定。这里的处置费用包括与固定资产处置有关的 法律费用、相关税费、搬运费以及为使固定资产达到可销 售状态所发生的直接费用等。
实质
坯料的轧制延伸，坯料部分截面变小而长度增加。 辊锻特征表象为连续局部塑性变形。所谓“局部”是指某一瞬间变形区为整体锻件的某 个局部区域，“连续”是整个锻件的成形时由局部变形连续依次叠加而成的。
坯料的咬入只有坯料被辊锻模咬入才能建立起辊锻过程，在实际生产中有端部 自然咬入和中间咬入两种咬入方式。在端部自然咬入进程中，模具与坯料之间的摩 擦力是咬入的主动力，提高摩擦系数。减少咬入角有利于实现咬入条件。提高摩擦 系数可用模具表面粗糙化来实现。减少咬入角可用减少绝对压下量来实现。中间咬 入是由辊锻模上的突出部位直接压入胚料而强行将坯料拽入变形区，咬入时不受摩 擦影响，咬入可以加大。为了减少辊锻道次，增加每道次的压下量。端部自然咬入 时，咬入角不大于25°，中间咬入时可达32°—37°。
• 假定原预计使用年限、残值不变。计算2012年应计提折旧。
• 【参考答案】： • 2009-2010年折旧(100-8)/10×1.5=13.8 • 2010年减值 (100-13.8)-(55-13)=44.2 • 2011年应提折旧(100-13.8-44.2-8)/8.5=4
5.4 在建工程审计 P111
• 5．检查是否有长期挂账的在建工程；如有，了解原因，并关 注是否可能发生损失，检查减值准备计提是否正确。
钢波纹板辊压成形技术及应用
钢波纹板辊压成形技术及应用1、波纹板的辊压成形技术波纹管由波纹板分片弯曲连接成形，波纹板制造一般采用板料卷辊压成形，辊压孔型系统有连续成形系统和专用孔型系统。
目前生产波纹板应用最广泛的是连续成形系统，即首先弯中心波，然后弯相邻波，最后弯边波。
该孔型系统的优点为辊耗最低，其缺点为工件易出现横向弯曲和扭曲。
专用孔型系统主要用于生产波纹板，在开始阶段先预弯出弧形波，再将其镦压成形，该方法保证各弯角处金属减薄最轻。
其缺点为辊耗高，对成形设备和材料要求高。
项目组根据多年的研究和产品开发经验，将上述两种孔型系统进行了整合，充分吸取了两种成形方法的优点，克服了成形过程中经常出现的横向弯曲、扭曲和边波等缺陷。
经试验验证，该成形系统能很好地实现宽幅板类产品辊压成形。
项目组近年来对宽幅板类辊压工艺进行了较系统的研究，与长春轨道客车合作建立了常用辊压板材性能数据库，该数据库包含SUS301L-ST、SUS301L-HT、SUS301L-DLT、太钢00Cr12Ni、05CuPCrNi、09CuPCrNi、08F、Q235、Q345、Q610等材料各项力学性能，该数据库的建立，为辊压工艺的开发和有限元数值模拟研究奠定了基础。
在辊弯过程中常常遇到一些问题，如袋形波、边波、划痕、翘曲、裂纹、回弹、断面形状畸变等。
针对上述缺陷的产生，项目组结合长春轨道客车不锈钢车体波纹顶板和波纹地板开发项目，利用有限元模拟研究了波纹板类产品辊压变形过程，计算了角部节点辊压应变分布，分析了缺陷产生的原因和解决办法。
板材横向，即宽度方向，在弯曲角部位附近，应变变化大，并有明显的峰值，而在底部部位应力均匀分布，因此应变主要集中在弯曲角附近的变形区域。
板材的纵向变形主要集中在变形区和变形过渡区，反映在弯曲部位，变形量较大，但处于弹性变形范围，即板材在纵向上存在弹性拉伸变形，该应变的存在，将引起型材纵向弯曲和断面形状畸变。
总的来说，横向应变要大于纵向应变，说明变形主要发生在横向即板材的宽度方向，在冷弯成形中，摩擦是重要的影响因素，利用有限元模拟了摩擦系数对冷弯成形的影响。
钢波纹板辊压成形技术及应用
钢波纹板辊压成形技术及应用1、波纹板的辊压成形技术波纹管由波纹板分片弯曲连接成形，波纹板制造一般采用板料卷辊压成形，辊压孔型系统有连续成形系统和专用孔型系统。
目前生产波纹板应用最广泛的是连续成形系统，即首先弯中心波，然后弯相邻波，最后弯边波。
该孔型系统的优点为辊耗最低，其缺点为工件易出现横向弯曲和扭曲。
专用孔型系统主要用于生产波纹板，在开始阶段先预弯出弧形波，再将其镦压成形，该方法保证各弯角处金属减薄最轻。
其缺点为辊耗高，对成形设备和材料要求高。
项目组根据多年的研究和产品开发经验，将上述两种孔型系统进行了整合，充分吸取了两种成形方法的优点，克服了成形过程中经常出现的横向弯曲、扭曲和边波等缺陷。
经试验验证，该成形系统能很好地实现宽幅板类产品辊压成形。
项目组近年来对宽幅板类辊压工艺进行了较系统的研究，与长春轨道客车合作建立了常用辊压板材性能数据库，该数据库包含SUS301L-ST、SUS301L-HT、SUS301L-DLT、太钢00Cr12Ni、05CuPCrNi、09CuPCrNi、08F、Q235、Q345、Q610等材料各项力学性能，该数据库的建立，为辊压工艺的开发和有限元数值模拟研究奠定了基础。
在辊弯过程中常常遇到一些问题，如袋形波、边波、划痕、翘曲、裂纹、回弹、断面形状畸变等。
针对上述缺陷的产生，项目组结合长春轨道客车不锈钢车体波纹顶板和波纹地板开发项目，利用有限元模拟研究了波纹板类产品辊压变形过程，计算了角部节点辊压应变分布，分析了缺陷产生的原因和解决办法。
板材横向，即宽度方向，在弯曲角部位附近，应变变化大，并有明显的峰值，而在底部部位应力均匀分布，因此应变主要集中在弯曲角附近的变形区域。
板材的纵向变形主要集中在变形区和变形过渡区，反映在弯曲部位，变形量较大，但处于弹性变形范围，即板材在纵向上存在弹性拉伸变形，该应变的存在，将引起型材纵向弯曲和断面形状畸变。
总的来说，横向应变要大于纵向应变，说明变形主要发生在横向即板材的宽度方向，在冷弯成形中，摩擦是重要的影响因素，利用有限元模拟了摩擦系数对冷弯成形的影响。
辊锻技术ppt课件
辊锻工艺的分类与应用：
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辊锻成形的经济优越性：
辊锻成形过程是一个局部连续的静压成形过程，是轧制和模锻两种工艺的 结合，集中了这两种工艺的优点，与一般锻造工艺相比，优越性体现在： （1）锻件质量高.具有良好的金属流线，产品精度高，表面粗糙度值小， 可实现无余量生产，节约金属材料。 （2）生产效率高.在锤上拔长时，往往需打击多次，而在辊锻上由于锻辊 是连续运动的，因此只需辗压几次。 （3）模具寿命长.由于辊锻变形是连续静压过程，没有冲击与震动，金属 与模具之间的相对滑动较小，模具磨损小。 （4）设备吨位小.金属是逐渐连续变形，在变形的一瞬间，模具只与毛坯 的一部分接触，因此所需设备吨位小。 （5）工艺过程简单，易于实现机械化、自动化生产。
A=bl
图2-1 变形区压力分布
式中 l——变形区长度，mm，l≈ Rh
R——辊锻模工作半径，mm；
∆h——压下量，mm； ∆h=2（h0-h1），2h0、2h1为变形前、变形后的高度；
b——变形区平均宽度，mm，b=
b0 b1 2
b0、b1分别为辊锻前、辊锻后毛坯宽度。 8
2.辊锻力矩
总压力与辊锻力臂的乘积即为辊锻力矩，如图2-2，其计算公式为 M=2Fa
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Байду номын сангаас
四、辊锻过程
1.辊锻过程的啮合运动分析
辊锻是通过装有扇形模块的一 对轧辊反向旋转运动，借助型 槽产生塑性变形，从而获得所 需形状尺寸的锻件的轧制—锻 造复合工艺，其工作过程示意 图如图4-1所示
图4-1 辊锻工作过程
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（1）纵向过程分析 辊锻时坯料的中间部分受到局部压缩，迫使金属横向展宽；而由于型 槽侧壁的存在，有限制了金属的展宽。在辊锻过程中，强迫展宽和限 制展宽同时存在，坯料在长度方向必然得到伸长，因而金属的变形流 动变得较为复杂。 （2）横向过程分析 由于型槽侧向模壁对金属流动的限制作用，造成展宽较小。并且，型 槽截面具有高度方向起伏，纵向延伸受到一定约束，这样有利金属在 型槽高度方向上的充填。
精密成形(辊锻)
α δ
影响前滑的因素： ①εh ↑ s ↑ ②μ ↑ s ↑ ③当料温高于700ºC时,温度↑,s ↑ ④D辊 ↓ s ↑ ⑤坯料高而突时 s ↓ 展宽量↑ ⑥型槽形状的影响： 限制展宽的型槽有利于前滑 有利于展宽的型槽不利于前滑
2.横向展宽及其影响因素 ⑴展宽的形式 限制展宽;自由展宽;强迫展宽.
四.延伸系数分配及各道毛坯截面积计算 λz=F0F/FFn F • = F F ··· F = λ1·λ2· · · λn 计算各道毛坯截面积，先要确定λ λ确定方法有：图解法和经验分配法 不外乎是先确定总的λz和型槽系，然后不同的型槽允许的 λ不同，在λ允许的范围内选取 五.型槽横向尺寸的确定 由F0和λ1可以定出第一道型槽的横向尺寸 型槽充满系数取0.85～0.95：F1=F0/λ1 由F1和λ2可以定出第一道型槽的横向尺寸 设计时找资料，有具体的计算公式 F2=F1/λ2 所得的F1,F2按面积不变（F1/0.9,F2/0.9)换算成方形，椭 圆形型槽
4.纵向型槽图的绘制
① 将坯料各段长度换算 成圆心角 θｉ L i ＝
R
② 将θ1 、θ2 ……分别绘 出 ③ 将型槽深度及其圆角 绘出 ④ 过渡区段变截面标注
七 制坯辊锻应用举例
有一锻件 计算毛坯如图所示,拟采用在辊锻机上拔长两 端，再在1600t锻压机上调头模锻的工艺：
总延伸系数
λz =
Fmax Fmin
三.型槽设计要点:
1.型槽形式 开式型槽
闭式型槽
混合式
一侧开一侧闭 一段开一段闭
2.成形辊锻型槽设计 终成形辊锻型槽是根据热辊锻件图设计 3.预成形型槽设计 原则 ① 预成形毛坯平面投影应与成形辊锻件平面投影形状相似,但 尽可能简化 ② 应注意前壁难充满的问题.减小前壁角,使该处金属径向(高 度方向)流动阻力减小 ③ 预成形毛坯的截面应比成形型槽相应的截面突一些,高一些
辊压成形特点
辊压成形特点
辊压成形工艺具有一系列显著的特点，具体如下：
1. 设备投资小且生产效率高。
与切削、磨削工艺相比，辊压成型工艺不仅生产效率高，而且节约材料，产品强度高、质量稳定。
这种工艺特别适于加工的特长短难于切削的工件，尤其对年产上百万件大批量的产品，采用辊压成型工艺最为有利，经济效益也最为可观。
2. 材料利用率高。
在辊压成形过程中，材料的回弹小，因此材料利用率高。
此外，辊压成型工艺可加工的工件材料强度高，进一步提高了材料的利用率。
3. 精度可控性强且质量稳定。
由于辊压变形是线接触，连续逐步地进行，所需变形力较小，一个行程可生产一个或几个工件，因此工件的精度可控性强，质量稳定。
4. 适用范围广。
辊压成型工艺不仅适用于螺纹紧固件行业，汽车、自行车等工业部门也采用辊压成型工艺加工形状复杂的零件。
5. 环保性较好。
与其他粉磨设备相比，辊压机粉尘少，噪声低，作业环境有较大的改善。
此外，在特定条件下（如加热条件），辊压成形还具有一些其他的特点。
例如，加热条件下的高强钢辊压成形技术可以减少所需的成型道次数，大大降低所需的成形力，并可解决高强钢回
弹的问题。
同时，该技术还可以消除辊压残余应力，避免加工硬化，使得可辊压成形的材料强度达到1500MPa及以上，材料厚度也得以扩大。
轨道交通用车轴精密辊锻成形工艺
轨道交通用车轴精密辊锻成形工艺随着城市化进程的加快和人们对出行便利性的追求，轨道交通作为一种高效、环保、安全的交通方式受到越来越多的关注和应用。
而轨道交通用车轴作为重要的组成部分，其质量和性能的优劣直接关系到轨道交通的安全与舒适。
为了满足轨道交通用车轴对高强度、高精度、高可靠性的要求，精密辊锻成形工艺被广泛应用于车轴的制造过程中。
该工艺通过辊锻机将金属材料加热至一定温度后，通过一对或多对辊子的旋转和压制，使得金属材料在辊子的作用下发生塑性变形，从而获得具有较高强度和一定形状的轨道交通用车轴。
轨道交通用车轴的精密辊锻成形工艺具有以下几个特点：1. 高强度：精密辊锻成形工艺可以使金属材料在辊子的作用下获得较高的强度。
辊锻过程中，金属材料在受到辊子的压制下，发生变形并产生内部应力，使得材料的晶粒结构得到改善，晶界的位错得到消除，从而提高了材料的强度和硬度。
2. 高精度：精密辊锻成形工艺可以较好地控制车轴的尺寸和形状。
辊锻过程中，通过对辊子的设计和加工精度的控制，可以使得车轴的直径、长度和轴承座等关键尺寸达到精密要求，保证车轴的装配精度和使用稳定性。
3. 高可靠性：精密辊锻成形工艺可以提高车轴的疲劳寿命和抗断裂性能。
辊锻过程中，材料的晶粒结构得到细化和均匀化，内部应力得到释放，从而减少了材料的缺陷和裂纹，提高了车轴的疲劳寿命和抗断裂性能，保证了轨道交通的安全运行。
精密辊锻成形工艺在轨道交通用车轴的制造过程中，主要包括以下几个步骤：1. 材料准备：选择适合的金属材料，进行材料的切割和加热处理。
热处理过程中，通过控制加热温度和保温时间，使得材料达到合适的塑性和变形能力。
2. 辊锻成形：将加热处理后的材料放置在辊锻机上，通过辊子的旋转和压制，使得材料在辊子的作用下发生塑性变形。
辊锻过程中，需要控制辊子的旋转速度、压制力和辊子之间的间隙，以保证车轴的形状和尺寸的精度。
3. 热处理和淬火：经过辊锻成形后的车轴进行热处理和淬火处理，进一步提高材料的强度和硬度。
辊子类锻件成形模具设计
辊子类锻件成形模具设计周斌辊子类锻件是目前锻造生产厂最常见的锻件产品之一。
在国民经济飞速发展的今天，我国锻造技术，特别是锻造模具设计及应用上取得了丰硕成果。
但与国外先进技术相比，尤其在根据产品类型及生产环境选取适合的模具方面，还存在不小差距。
笔者根据生产经验，对辊子类锻件的生产模具进行了创新设计。
能。
以往大部分锻造厂商锻造辊子类产品选用上平加下V形模具（见图1）或上V形加下V形模具（见图2）进行锻造，选取以上两种模具锻造常出现如下问题：①锻件表面不光滑、不平整，影响后续加工。
②若上下模具没完全对齐，错位锻造，易在锻件表1. 模具工艺分析辊子类锻件模具选用，直接决定着锻件表面质量和内部性圆形转变为椭圆形，再轧制成圆形，比较两道次的变形过程，第一道次变形量较大。
从图9、图10两道次辊锻变形过程中材料流动速度场可看出，第二道次辊锻后滑区中，坯料中部与两端节点流动速度差别虽然比较大，但坯料与辊锻模接触的大部分范围内速度差别很小，几乎相等。
坯料前滑区与辊锻模接触部分金属流动速度较慢，两侧金属流动速度则很快。
（待续）作者简介：肖来斌，陶善虎，合肥汽车锻件有限公司；陈国强，陈文琳，合肥工业大学材料科学与工程学院。
图1 上平+下V形模具锻造图2 上V+下V形模具锻造（b）稳态辊锻阶段图9 第一道次辊锻变形过程中速度场变化（a）初始咬入阶段（b）稳态辊锻阶段图10 第二道次辊锻变形过程中速度场的变化（a）初始咬入阶段图3 摔子模具结构1. 9. 弹簧垫圈2. 压垫3. 内六角头螺钉4. 上砧 5、6、7. 砧块 8. 定位螺栓 10、11. 导柱 12. 斜铁 13. 砧座 14. 弹簧 15. 导向垫Forgi n g锻造面出壳，并影响内部性能。
③辊 子类锻件后期表面精整缓慢，易 出现锻件表面温度低，无法再进 行锻造。
鉴于以上锻造缺陷，为保证 辊子类锻件表面质量、内部性能 及生产效率，使模具发挥更好作 用，我们进行了创新，设计了摔 子来代替以往锻造模具。
辊弯成型技术理论及应用
辊弯成型技术理论及应用辊弯成型技术又称冷弯成型或辊压成型技术，在建筑行业、农机制造、汽车制造等多个领域应用，对我国的经济发展有十分重要的作用。
1 辊弯成型理论锟弯成型又被称作锟压成型或冷弯成型，是一种金属成型技术，其成型的原理相对复杂，就目前来看，锟弯成型理论的相关研究还有待进步。
简化解析法是锟弯成型技术领域当中最常采用的研究方法，该方法指的是分别对纵向弯曲变形与横向弯曲变形进行分析研究，其中，将前者当做弹塑性薄壳来分析，而后者则通过运用纯弯曲理论及弹塑性理论进行分析。
国外在该方面的研究较为深入，例如新西兰的有关研究人员对不同弯曲角度及弯曲角度增量下应变的变化，单锟或者多锟环境下的纵向应变等方面均有了重要成果，并得出是弯曲角的增量直接影响峰值应变，而并非轧制过程中的轧锟角度。
2 辊弯成型CAD/CAM技术2.1 辊弯成型孔型辅助设计（CAD）技术。
锟弯成型是一个复杂繁琐的工艺过程，因此受到的干扰因素也很多，一旦出现设计制作或质量瑕疵，不仅会造成企业经济损失，还会导致众多诚信或信誉问题。
仿真技术的应用是锟弯成型过程中的一大进步，既缩短了调试的时间，又提高了企业生产的效益。
目前锟弯CAD或CAE系统的研发进展已经趋于成熟，其中最典型的就是由德国一家公司开发的COPRA系统，该系统最大的特点是能够对所有类别的锟弯型钢断面进行轧锟设计，并可以提供整个工艺过程所需的集成化与全面化的软件方案，具有成型模拟过程独特，技术优化以及成本计算效率高等优点。
2.2 辊弯成型轧辊的CAM技术。
在板金属锟弯成型中，轧锟是其中的关键部件之一，轧锟具有精度要求高，外形轮廓复杂等基本特点，且轧锟的耐磨性应尽量满足批量化生产的要求。
轧锟若采用传统的机械加工方式，则很难保证轴向与型面精度及轮廓形状，因此需要通过数控加工来完成。
CAM技术通过数控编程加工，有效提高了轧锟的加工质量及型面加工精度，具有生产效率高，自动化水平高等特点。
3 辊弯成型CAE技术3.1 仿真技术进展。
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2.辊锻基本原理
(1)坯料的咬入只有坯料被辊锻模咬入才能建立起辊锻过程，在实际生产中有端都自然咬入和中间咬入两种咬入方式，如图2所示。在端部自然咬入进，模具与坯料之词的摩擦力是咬入的主动力，而坯料受到的压力p的分力是咬入的阻力，图中α称咬入角。提高摩擦系数，减少咬入角有利于实现咬入条件，提高摩擦系数可用模具表面粗糙化来实现，减少咬入角可用减少绝对压下量来实现。中间咬入是由辊锻模上的突出部位直接压入坯料而强行将坯料拽入变形区，咬入时不受摩擦影响，咬入角可以加大。为了减少辊锻道次，增加每道次的压下量采用中间咬入是必需的。端部自然咬入时咬入角不大于25o，中间咬入时可达：32o～37o。
(2)前滑辊锻过程中，每一时刻流入变形区与流出变形区的材料体积相等，而变形区的高度是变化的，因此材料沿辊锻方向运动速度也是变化的，在变形区出口处材料运动速度大于锻辊线速度。这一现象称为前滑。由于辊锻件的长度由出口处运动速度决定，因此计算前滑有重要意义，计算前滑的芬克公式为
S＝(R/h-1/2)r2
其一是精密辊锻技术，包括冷精辊技术。在板片类零件的精密成形上有良好的发展前景，如在叶片成形与变截面钢板弹簧上均有优势。其二是在长轴类锻件生产上实现体积分配与预成形，减少最终成形负荷，组成精辊精锻复合生产线，用较少投资大批量生产复杂锻件。载货汽车前轴精辊精锻生产线是一个成功的范例。这种生产线投资只有传统的万吨压力机生产线的1/5～l/8，而产品质量与生产能力相当。辊锻成形技术的发展将在以上两方面推动我国锻造行业的技术进步。
r＝(α/2)×（1-α/2β)
式中S——前滑值；
R——辊锻模半径；
α——咬入角；
β——摩擦角；
h——变形区出口处高度。
芬克公式是在忽略宽民的条件下导出的，是计算简单变形的近似公式。对于受型槽约束的纵向变断面辊锻，其前滑值较简单辊锻小。
(3)宽展材料经过辊锻在横向上流动形成了宽展。影响宽展的因素主要有：绝对压下量，辊锻模直径、坯料原始宽度与摩擦系数等。绝对压下量增加，辊锻模直径增加、摩擦系数增加、原始坯料宽度减小，都使宽展加大。理论上计算展宽的公式较多，但都是在某一特定条件下提出的，在计算复杂型槽辊锻时误差较大。目前采用相应矩形法，即把型槽折算成矩形，借用平辊轧制时的公式，然后进行修正。
1.辊锻变形特点
辊锻是材料在一对反向旋转模具的作用下产生塑性变形得到所需锻件或锻坯的塑性成形工艺。辊锻变形原理如图1所示。辊锻变形是复杂的三维变形。大部分变形材料沿着长度方向流动使坯料长度增加，少部分材料横向流动使坯料宽度增加。辊锻过程中坯料根截面面积不断减小。辊锻适用于轴类件拔长，板坯辗片及沿长度方向分配材料等变形过程。
3.辊锻模具设计要点
1)对于制坯辊锻，应按照计算毛坯图的要求选择坯料，根据最大变形程度计算出辊锻道次，选择型槽系统，合理分配道次变形量。根据变形规律计算出每道次的坯料截面尺寸，使各道次变形相适应，合理选择型槽系是关键。型槽系方案图4所示，表2列出了常用型槽系。在选择型槽系时，除合理分配变形量外，尚需考虑辊锻时的稳定性。要注意型槽形状与坯料之间的配合关系，还要考虑到增大变形量受到稳定性条件的限制。
2)对于成形辊锻型槽，除考虑制坏辊锻设计的要点外，还要考虑成形性及尺寸精度的要求。由图3所示，辊锻时后滑区占据变形区的大部分，因此型槽后壁易成形而前壁难成形。可通过转换辊锻方向的方式使前后壁各处于一次易成形区，从而使型槽充满良好。准确计算前滑值可保证长度方向的尺寸精度。除了在理论上计算外，参考已有实测数据的实例也很重要。
4.辊锻设备
目前常用的辊锻机可分为双支撑式、悬臂式和复合式三种类型。早期出现的类似轧钢机式的分壁式辊锻机已很少见到。在辊锻制坯生产线上常见的是自动辊锻机。这种辊锻机是把双支撑辊锻机与自动化机械手联接在一起，实现了多道次辊锻的全部自动化。自动辊锻机已全部实现国产化。
5.辊锻成形的发展有两个重要领域。