回转体锻件形状复杂系数分析

T.Ⅱ捷捷林等在研究飞边槽尺寸设计时，提出了回转体锻件的形状复杂系数C_F，即用C_F值的大小来作为锻件形状复杂程度的判据，其表达式为

C_F＝αβ （2-3）

式中 α、β——锻件纵、横截面形状复杂系数。

纵截面形状系数α为

式中 C_A与式（2-2）相同；

其中，L_c为锻件外接圆柱体的纵截面周边长度；A_c为锻件外接圆柱体的纵截面面积。

横截面形状系数β为：

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式中 R_g——对称轴至半个纵截面的质心间的径向距离；

R_c——锻件外接圆柱体的半径。

由式（2-4）可以看出，在锻件外接圆柱体的高度和直径不变的条件下，空腔越多、越窄和越深，则锻件的周长越长、纵截面面积越小，相应地L²_c／A_c值越大。这个比值没有完全考虑空腔在锻模上的位置。对于具有相同宽度和深度的空腔，它们位于轴线附近或者位于外围，其L²_c／A_c值是相同的，然而根据试验结果，中心空腔比外围空腔能更好、更易充满。式（2-5）的β值考虑了空腔在锻模中的分布。对于圆柱形锻件（见图2-3a），2R_g／R_c＝1；对于带有法兰的锻件（见图2-3c），其β值比无法兰的类似锻件（见图2-3b）要小。这是因为法兰在某种程度上起到了飞边的作用，有利于锻件充满，因而其复杂程度要小一些。

由此可见，形状复杂系数反映了回转体锻件纵截面相对于锻件外接圆柱体纵截面的复杂程度。

图2-3 空腔在模内的位置

a）圆柱形锻件 b）无法兰的锻件 c）有法兰的锻件

图2-4所示为一些常见回转体锻件及其计算出的形状复杂系数C_F。

不难想象，在其他条件相同的情况下，锻件形状复杂系数的大小可反映其锻件在模锻成形时金属充满模膛的难易程度和所需变形力的大小等主要工艺性能。