第3章 辊锻模具结构设计
3.1 辊锻型槽系的选择
制坯辊锻常用的型槽系有：椭圆-方，椭圆-圆，菱-方，六角-方，箱-矩形等。型槽形状和坯料截面形状的相互配合关系不同，其稳定性也不同。例如：椭圆截面坯料进入方形型槽，较之进入圆形型槽的稳定性好；椭圆-方、六角-方型槽系具有较好的稳定性；而椭圆-椭圆、菱-菱型槽系稳定性则较差。
3.1.1 坯料在型槽中的稳定性
坯料在型槽中的稳定性问题，是关系到辊锻过程能否正常进行的重要问题。影响辊锻过程中坯料在型槽中的稳定性的因素有：型槽的截面面积，被辊制坯料的截面形状，轴长比的大小及辊锻模的制造安装精度等。型槽形状和坯料截面形状的相互配合关系不同，其稳定性也不同。
可供制坯辊锻选用的型槽系方案如图3-1所示。
图3-1辊锻型槽方案
在选择辊锻型槽系时要考虑以下原则：
1. 辊锻件模锻对辊锻毛坯几何尺寸形状的要求。
2. 辊锻道次。根据延伸系数值来确定是选用单型槽辊锻还是多型槽辊锻。在多型槽辊锻时，每辊完一道移向下一型槽时，往往需翻转90度或45度。
3. 要考虑原始毛坯的几何形状。
综上所述，根据最终成形的连杆，为保证锻件质量和成形采用椭圆-方型槽系。坯料在椭圆-方型槽系中变形时，金属的四面均受到压缩，使坯料的角部经常变换位置。圆形坯料在椭圆型槽中辊锻时，坯料上下处与椭圆型槽深处先接触受到压缩变形，而在方形槽辊锻时，椭圆坯料左右两边处先受到压缩变形，而得到方形截面坯料。最后此坯料进入第三道方形槽辊锻时，坯料周边的金属得到均匀的冷却，由于四面反复受压，对变形金属的组织与性能也有良好的影响。此外，椭圆-方形槽系坯料辊锻的稳定性较好，有利于坯料变形。
3.1.2 型槽几何尺寸、相应矩形和型槽尺寸变化方法
椭圆型槽：椭圆型槽有两段以
为半径的圆弧相交而成(见图3-2)。辊锻模间隙一般为2
4 mm，圆角半径
(
为型槽理论宽度)。、、
(型槽高度)之间的关系可按式3-1确定。
(3-1)
如果在椭圆型槽之后进入方形型槽，对椭圆型槽的充满程度应取
在型槽轴长比相同的情况下，充满程度越大，金属延伸变形也越大，但不利于椭圆坯料进入下一型槽时的稳定性。应使辊出的坯料宽度小于型槽的实际宽度
，即：
由几何关系可得：
(3-2)
式中 
－模具间隙，mm。
如图3-2为椭圆型槽
图3-2椭圆型槽
方形型槽：考虑到圆角半径后，型槽垂直对角线长度见式3-3确定。
(3-3)
方形截面积面积
(3-4)
由相应矩形换算成方形型槽边长
(3-5)
如图3-3为方形型槽
图3-3方形型槽
根据选择的的型槽系可选取各道次延伸系数：
=3.0， 
=1.6，
=1.6，
=1.25，椭圆轴长比
=4.0，
=2.0，椭圆型槽充满系数
=0.9，
=0.2。已知F0及各道伸长率，可计算出各道辊锻后的坯料截面积。F1=932.5 mm2，F2=527.3 mm2，F3=386.9 mm2。
已知第一道椭圆型槽轴长比根据公式3-1得：
第二道方形型槽尺寸，取
根据公式3-5得：
第三道方形型槽尺寸方法同前。
3.2 中间咬入
辊锻模具通常为型腔截面变化的扇形模具，常由模具突出部位从中间咬入，如图3-4所示。
图3-4中间咬入形式
a型槽中部实现中间咬入，b辊锻模前壁实现中间咬入。由于中间咬入相当于机械式钳入，并不受摩擦条件的影响，其咬入角可以很大，可达32°～37°，其条件大为改善。但咬入后要继续进行辊锻，仍须受到摩擦条件的限制，以防打滑现象发生。
