模锻变形工步的确定及坯料尺寸的计算

3)轮毂高且有内孔和突缘的锻件，为便于坯料在 终锻模膛中定位，有利于轮毂处充满，需采用镦 粗一成形镦粗—终锻工步，如图7—49所示。
三、顶镦类锻件变形工步确定 顶镦类锻件通常可分为三组，见表7—2。
顶镦类锻件多在平锻机和螺旋压力机上模 锻，聚集(局部镦粗)是其模锻的基本工步。 顶镦类锻件的制坯主要依据顶镦规则选择。 平锻机上模锻与立式锻压设备上的一些局部镦粗 工步的根本区别是棒科并非自由放入型槽，而是 在局部夹紧的情况下使金属变形，所以它具有更 大的稳定性。 坯料尺寸和设备吨位选择主要是公式不讲了。
d 拐 —杆部与头部转接处的直径，即拐点直径。
拐点直径按照杆部体积守恒转化为锥形的大头 直径(图7—37)，可按下式计算：
式中 V 杆 —计算毛坯杆部体积；
L杆 —计算毛坯杆部长度。
拐点直径 d 拐也可以直接由计算毛坯的直径图或 截面图求出近似值。
d 拐 1.13 h拐 M
值越大，则金属轴向流动的路程越长，k值越大， 表明杆部锥度大，小头或杆部一端Leabharlann Baidu金属越为过剩， 锻件重量G越重，表明金属量越大，制坯更为困难。 因此，繁重系数代表了所需制坯变形工作量的大小， 可以作为选择制坯工步的依据。
1)轮毂较矮的锻件(图7—47)，如齿轮、 十字轴等， 常采用镦粗制坯，终锻成形。为了防止轮幅和轮缘 间过渡区产生折迭，镦粗后坯料直径D镦应在D1＞D镦 ＞D2范围内。
2)轮毂较高的锻件(图7—48)，为保证轮毂成形和 防止产生折迭，镦粗后坯料直径D镦 应在(D1+D2)/2 ＞D镦＞D2范围内。
二、短轴类锻件制坯工步选择 短轴类(圆饼类)锻件一般采用镦粗制坯，形 状较复杂的宜用成形镦粗制坯。在特殊情况下， 采用拔长、滚压或压扁制坯工步。 镦粗制坯的目的是避免终锻时产生折迭，并 兼有去除氧化皮从而提高锻件表面质量和提高锻 模寿命的作用。 根据锻件形状特点，坯料镦粗后的尺寸应按 以下原则确定。
以 L 计 为横坐标，以d计为纵坐标，在截面图的下 方绘制计算毛坯直径图，见图7—37。计算坯料图包 括三个组成部分即锻件图、截面图和直径图。
根据计算毛坯截面图和直径图可计算出平均截 面积 S均和平均直径 d 均：
通常将平均截面积 S均 和平均直径 d 均 分别在计 算毛坯截面图和直径图上用虚线表示出来。在计算 毛坯直径图上，d计＞ d 均 ，称为头部，d计＜ d 均处， 称为杆部。
模锻变形工步的确定及坯料尺 寸的计算
模锻时，坯料在锻模的一系列模膛中变形，坯 料在每一模膛中的变形过程称为模锻工步。 模锻工步根据其作用不同可分为模锻工步、制坯 工步、切断工步三类。
模锻工步包括预锻工步和终锻工步，其作用是使 经制坯的坯料得到最终锻件所要求的形状和尺寸。每 类锻件都需要终锻工步，而预锻工步应根据具体情况 决定是否采用。 （折迭和充不满）
2．制坯工步选择 长轴类锻件常需采用第一类制坯工步，即 拔长、滚压和卡压工步，使原坯料获得近似计算 毛坯的形状。从对改变坯料的截面和使金属作轴 向流动的能力来看，拔长工步最大，滚压工步次 之，卡压工步最小。至于选用哪一步工步制坯需 根据具体锻件的计算毛坯来确定。 如果计算毛坯的头部相对尺寸越大，则金属 需要在头部的聚集量越多；若锻件的相对长度越 长，则金属需要流动的距离也越大；如果锻件大，
从计算毛坯截面图和直径上都能较直观地看出中 间坯料横截面积及及外形的变化情况，也说明了金属 沿长度上的分配情况。所以，计算毛坯图是长轴类锻 件选择制坯工步、设计制坯模锻模膛和确定坯料尺寸 的重要依据，在模锻工艺及模具设计中有着重要作用。 实际生产中遇到的锻件形状是千变万化的，其计 算毛坯也要较图7—37所示计算毛坯复杂，因此，设计 中应根据其形状特点进行简化。
制坯工步的作用是改变原毛坯的形状，合理 地分配坯料，以适应锻件横截面形状的要求，使 金属能较好地充满模锻模膛。每类锻件所需的制 坯工步是不同的。 主要模锻设备常用工步如下：
模锻锤模锻：拔长、滚压、卡压、成形、镦 粗、压扁、预锻、终锻等；
热模锻压力机模锻：镦粗、弯曲、卡压、压 扁、成形、预锻、终锻等。
原坯料重，则在其它条件相同时金属需要转移的 绝对量也越大。制坯变形工作量的大小可用以下 繁重系数表示：
式中 —金属流入头部的繁重系数；
—金属沿轴向流动的繁重系数；
d max d均

L计 d均
k
d 拐 d min L杆
k —杆部斜率；
d max —计算毛坯的最大直径；
dmin—计算毛坯的最小直径；
——飞边横截面积； S飞
一般根据冷锻件图作计算毛坯图。首先应根 据锻件的复杂程度及具体情况，从锻件图上选定 具有代表性的若干个截面，计算出各截面面积 L计 值计 ，然后，以计算毛坯的长度 为横坐标， S 以算得的计 为纵坐标，在坐标纸上绘制计算毛坯 S 的截面图。截面图作法如下：
1.通常用缩尺比M除 S计 ，得到用直线段 h 计 来表 示的所取各截面面积值：
式中M——缩尺比，通常取为20～50mm2／mm。
２． 将计算出的 h 计绘制在坐标纸上并连接各端点成 光滑曲线，即得计算毛坯截面图，如图7—37所示。
计算毛坯截面图的每—处高度代表计算毛坯的 截面积；截面图曲线下的整个面积就是计算毛坯(锻 件与飞边之和)的体积。
式中 V计——计算毛坯体积；
A——计算毛坯截面图曲线下的面积， M——缩尺比(m m2／m m)。 3. 计算毛坯上任一截面的直径d计可由下式计算；
计算毛坯是根据平面变形假设进行计算并经修 正所得的具有圆形截面的中间坯料，其长度与锻 件相等，而横截面积应等于锻件上相应截面积与 飞边截面积之和。
式中 S计 ——计算毛坯截面积； S 锻 ——锻件截面积，对于冲孔连皮及叉形 锻件的内飞边应算在锻件内；
——充满系数，形状简单的锻件取0．3～
0．5，形状复杂的取0．6～0．8，常取0．7。
越 大 ， 表明流 到 头部的 金 属体积 越 多 ；
图7--42是根据锤上模锻生产经验总结而绘成的 图表，对其它模锻设备也可参考应用。选择制坯工 步时，可由计算毛坯计算得的繁重系数( 、 、k、 G)，从图表中查对出长轴类锻件所需第一类制坯工 步的初步方案。
例： 直 长 轴 类 锻 件 制坯 工步的选择: 直长轴类锻件制坯 工步 可 根 据 其 计 算 毛坯 确定 繁 重 系 数 ， 按照图 7—42给出的图表选择制 坯工 步。 对 于 有 较丰富 实践 经 验 的 技 术 人 员 ， 可以 根 据 经 验 采 用 类比 的方 法 选 择 制 坯 工 步 。 图7—43给出了连杆锻件 的模锻工步。
螺旋压力机上模锻：镦粗、压扁、卡压、 弯曲、成形、预锻、终锻等。 平锻机模锻：聚集、预成形、预成形冲孔 (预锻)、成形冲孔（终锻）、切边、压肩、弯 曲、穿孔、切芯头、切断等。 一、长轴类锻件制坯工步选择
1．计算毛坯
坯料沿轴向的金属分配对不同锻件要求不 同，合适的形状应该是在保证模膛充满的条件 下，在模锻之后，锻件各处飞边均匀，亦即应 使坯料上各截面的面积等于锻件上相应截面积 加上飞边的截面积。按这一要求计算的坯料， 通常称为计算毛坯。