工步辊锻纵向尺寸计算方法详解

1.辊锻毛坯过渡区段长度

辊锻毛坯过渡区段长度由毛坯的结构决定（见图7-20）。在各道次辊锻时，过渡区段的金属体积保持不变，由此得

式中 λ_n——第n道工步的拔长系数；

l_n——第n道辊锻时在过渡区域的长度；

l_n-1——在前一道辊锻时的该过渡区段长度。

由此可逐道计算出在各道辊锻时在该过渡区段的长度，此楔形过渡区段的体积可按下面近似公式计算：

式中 A_a、A_b——楔形区段边界上的两横断面面积；

l——楔形区段长度。

毛坯上楔形区段长度按以下公式确定：

图7-20 辊锻毛坯过渡区段长度

2.型槽纵向长度尺寸的确定

在实际生产中，后滑没有意义，因为后滑区的坯料还未最后辊锻成形。所以一般只考虑前滑，并以前滑率S（坯料与轧辊的相对速度差）表示。

若将上式乘以相同的时间t，则

式中 L_d——对应于L_k的坯料长度；

L_k——对应于L_d的轧辊上坯料弧长。

化简后得

上式说明了考虑前沿的影响，辊锻结果坯料的长度大于型槽的长度。为保证辊坯不致过长，要将型槽做短一些。

前滑率S的数值，根据区段不同的轧辊的送进方向而有所不同。

过渡区最小断面在前，与轧辊的旋转方向一致，容易咬入，滑移小，S=0.02～0.04。

过渡区最大断面在前，咬入困难，滑移大，S=0.06～0.12。

断面不变，滑移中等，介于A、C之间，S=0.04～0.06。

由于有前滑影响，型槽的长度应较毛坯的相应区段的长度短。(www.xing528.com)

型槽区段所对应的中心角（rad）：

式中 R_z———型槽作用半径，在制坯辊锻时可取，D₀为辊锻中心距，h₁′为辊锻后毛坯的相应矩形高度。

如果在被研究的区段型槽高度尺寸连续变化，则作用半径之值可按平均值计算。

3.纵向型槽图的绘制

在辊锻模具设计时，为了尺寸标记方便，通常将型槽的纵向长度尺寸换算为模具的中心角（rad），即

辊锻模具的纵向长度决定于型槽各区段长度之和：

α=α₁+α₂+…+α_n+（0.175～0.262）rad

将弧度转换成型槽总中心角：

则型槽总中心角：

θ=θ₁+θ₂+…+θ_n+（10°～15°）

辊锻模型槽尺寸公差均为±0.2mm，角度公差均为±3′。模具中心角增加（10°～15°）的目的在于容纳辊锻过程中可能出现的多余金属，此部分多余金属一般是由坯料计算或模具加工误差所引起。

对于悬臂式辊锻机模具，包角一般不大于270°；对于双支承辊锻机模具，包角一般不大于180°。

为了绘制纵向型槽图，必须确定各个区段的中心角及该区的槽底半径。如图7-21中第二区段，需要确定该段型槽所对应的中心角θ及槽底半径R。

图7-21 辊锻型槽对应中心角

对于槽深相等的区段其槽底半径为

式中 h_k——型槽高度。

对于较长的楔形区段的纵向轮廓，通常也按圆弧绘制，但其回转中心和辊子旋转中心不相重合。

此区段圆弧的圆心可采用近似的方法确定：在全圆弧上适当选取若干个点，用拟合的方法确定出数个圆弧，以近似地代替该楔形区段。

在过渡的楔形区段一般可用直线连接。纵向型槽各区段间应圆滑过渡，所取圆角大小可视具体情况而定。

纵向型槽前部的形状和尺寸应与原始毛坯的形状和尺寸相适应（如圆坯、方坯和矩形坯），从纵向型槽头部到第一段型槽之间圆滑过渡。