聚集工步设计原则与优化方案

聚集工步设计的依据是镦粗（聚集）规则。

1.聚集工步的体积V_k

V_k=V_A[K（1+δ）（1+S）³]

式中 V_A——终锻工步的体积；

K——充不满系数；

δ——烧损率，其中火焰加热3%，电加热1%；

S——热锻件冷缩率，一般取1.2%～1.5%。

（1）充不满系数的作用

1）防止在聚集坯料时产生横向飞边，适当地加大锥形模膛的体积。

2）当终锻模膛磨损后，保证有足够的聚集坯料。

（2）充不满系数的数值

第一工步，K₁=1.04～1.1，常用K₁=1.06～1.08；

第二工步，K₂=1.04～1.08，常用1.06；

第三工步，K₃=1.03～1.04；

第四工步，K₄=1.03～1.04。

预锻工步一般取K=1.06～1.08，但必须保证在终锻时有8～15mm的压缩量，为此有时取1.2。(www.xing528.com)

2.设计聚集工步的原则

1）当ψ＞4.5，在锥形小端部分设计一段长度5～30mm的圆柱，镦粗比ψ越大，取大值，其目的是在凸模内装塞子，便于调整聚集坯料的体积，如图4-3-24a所示。

2）当ψ＞7，在压缩系数β值允许的前提下，为了增加聚集压缩量，可以在锥形大端部分设计一个较大锥体，如图4-3-24b所示。

图4-3-24 凸模锥形模膛聚集形式

3）当锻件有台阶D时，如图4-3-24c所示，且直径D小于允许的大端直径D_k=ε_kd₀，即D≤ε_kd₀，在压缩系数β允许范围内，必须在第一次聚集时予以成形，否则终锻时为挤压成形。同时也便于在下一工步定位。D₁=D-（0～1），l₁=1。

4）具有后法兰的锻件，例如汽车倒车齿轮，在第一道聚集时就要把法兰锻出。否则后续工步难以成形，而且后法兰部分的坯料镦粗比ψ不能超过自由聚集允许镦粗比ψ_g。

5）根据国外有关资料介绍，当知道锻件的镦粗比ψ时，一般就可以大致判断锻件需要几次聚集了，其值如下：

ψ≤4.65 仅需一次聚集

ψ≤7.3 需二次聚集

ψ≤10.35 需三次聚集

ψ≤13.6 需四次聚集

ψ≤17.1 需五次聚集

但当锻件有部分形状可以在允许镦粗范围内先成形时，可以减少聚集次数，例如本章第六节抽油杆平锻工艺实例，其镦粗比ψ=13.9，按以上要求，至少需要四次聚集，但实际采用三次聚集即可。