踏面余量的確定。在確定輪坯踏面余量時(shí)，輪坯的橢圓度和熱處理過程中直徑0.1—0.2%的變化量應(yīng)該予以充分考慮。但是，主要還是要注意踏面上表面氧化皮壓入、裂紋以及結(jié)疤等的消除。經(jīng)過實(shí)踐中的反復(fù)摸索，筆者認(rèn)為，踏面鍛造余量的確定取8mm較為合適。
? ? 輪轂外徑余量確定。輪轂外徑余量的確定，主要取決于設(shè)備對輪轂、輪輞偏心的精度控制。目前，山西某重型機(jī)械集團(tuán)公司在這一精度控制上可以達(dá)到6mm以內(nèi)。為了確保最大偏心后，輪轂?zāi)苡?mm的加工余量，初期生產(chǎn)中，應(yīng)該把輪轂余量確定為9mm。實(shí)踐證明，在設(shè)備正常情況下的批量生產(chǎn)中，輪轂外徑余量取7mm比較適宜。
? ? 輪轂、輪輞端面的余量確定。這兩項(xiàng)余量的確定主要取決于端面氧化皮壓入、端面的不平整狀況以及預(yù)成形時(shí)輪轂端面尖角部位填充不完全所造成的輪轂端部圓角三個(gè)因素。在模具首次設(shè)計(jì)中，這一余量一般取7mm和6mm。為了降低成本，曾經(jīng)試圖降低這兩種余量，結(jié)果造成輪轂端面尖角部位加工不起來。所以，最終仍然將輪轂、輪輞的單邊余量設(shè)定至7mm和6mm的初期水平。
? ? 輻板和輪輞內(nèi)徑加工余量的確定。由于在淬火和冷卻處理過程中輻板會出現(xiàn)變形，因此輻板加工余量的確定，不僅要考慮氧化皮壓入、表面裂紋等缺陷的去除，還要格外重視輻板變形的影響。經(jīng)生產(chǎn)企業(yè)長期批量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累，輻板單邊余量確定為6mm最為適合。輪輞內(nèi)徑也取相同尺寸為宜。
? ? 淬火下沉量的確定。車輪淬火后，輪輞的增大量叫做淬火下沉量。壓彎模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該確保車輪壓彎成形以后，轂輞距減小一個(gè)淬火下沉量，以確保淬火后的轂輞距符合要求尺寸。淬火下沉量的確定，和火車輪的型號有關(guān)。據(jù)蘇聯(lián)資料介紹，915車輪淬火下沉量為3—5mm。安徽某鋼廠在915車輪模具設(shè)計(jì)時(shí)，淬火下沉量取6mm。
?? 2.5.車輪鍛造過程中的數(shù)值模擬分析。
? ?由于火車車輪的鍛造工序繁多，各環(huán)節(jié)中對輪坯不同部分的數(shù)據(jù)誤差要求較高，且由于涉及到材料金屬物理化學(xué)性質(zhì)的變更，因此對鍛造過程中的數(shù)據(jù)控制和數(shù)值模擬要求較高，所以對于鍛造工作的每個(gè)環(huán)節(jié)而言，建立數(shù)值模擬分析是十分必要的。
? ? 目前在數(shù)值分析方面，主要采取的是有限元數(shù)值分析法，這是一種將連續(xù)體根據(jù)實(shí)際需要，分化為若干個(gè)大小有限的單元個(gè)體集合，以方便分析連續(xù)體力學(xué)問題相關(guān)數(shù)據(jù)的方法。這一方法應(yīng)用在車輪鍛造生產(chǎn)過程中，可以精確求解輪坯變形時(shí)內(nèi)部速度場、應(yīng)力場以及應(yīng)變場等的變量，從而為車輪鍛造各道工序，提供了科學(xué)的理論依據(jù)。在目前我國火車車輪生產(chǎn)中，基于有限元理論和相關(guān)軟件支持，已經(jīng)普遍建立起了火車輪預(yù)成形和成形工步數(shù)值模擬分析模型、壓彎過程數(shù)值模擬分析模型、沖孔過程數(shù)值模擬分析模型等一系列環(huán)節(jié)的模擬分析模型。使得工作人員能夠及時(shí)掌握各階段數(shù)值的變化，以及由此帶來的對成品質(zhì)量的影響，實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)設(shè)置，確保車輪最終質(zhì)量得以實(shí)現(xiàn)。
? ? 2.6.當(dāng)前火車車輪鍛造工藝存在的問題。
? ? 隨著對火車車輪數(shù)量要求的增加和質(zhì)量要求的提高，我國火車車輪鍛造工藝的缺陷也顯露出來。目前主要問題在于各工步，尤其是在車輪預(yù)成形和壓彎工步，對金屬變形量的分配以及模具結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)等諸多問題，有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。這些問題的存在不僅使得車輪鍛造工序和模具設(shè)計(jì)的周期更長、對模具和車輪的調(diào)試以及模具維修的過程趨于復(fù)雜，而且還會導(dǎo)致車輪輻板出現(xiàn)裂紋、車輪成形形狀和尺寸滿足不了設(shè)計(jì)要求等一系列質(zhì)量問題，使得當(dāng)前的火車車輪生產(chǎn)，從數(shù)量到質(zhì)量都與實(shí)際需要存在相當(dāng)差距。
? ? 火車車輪的鍛造，是一個(gè)從材料選擇、模具設(shè)計(jì)制造、到前期預(yù)成形、成形、再到后期壓彎和沖孔的連續(xù)性工序系統(tǒng)。由于金屬在各工藝階段會發(fā)生相應(yīng)的物理和化學(xué)變化，因此常常會出現(xiàn)諸如填充不充分和偏心等缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不能達(dá)到預(yù)期要求，嚴(yán)重者產(chǎn)生廢品。從加工流程優(yōu)化、數(shù)值模擬分析等方面加以完善，是彌補(bǔ)當(dāng)前車輪鍛造工藝相關(guān)環(huán)節(jié)缺陷，保證車輪最終質(zhì)量的有效途徑。以有限元理論為基礎(chǔ)的數(shù)值模擬分析模型，是目前實(shí)現(xiàn)鍛造過程數(shù)值模擬分析的可靠途徑，是實(shí)現(xiàn)對鍛造過程中相關(guān)數(shù)值精確控制的有效手段。筆者認(rèn)為，我國火車車輪鍛造工藝的改進(jìn)，除了要注重生產(chǎn)設(shè)備和新型工藝的開發(fā)外，對以有限元理論為依托的計(jì)算機(jī)軟件輔助分析系統(tǒng)的開發(fā)運(yùn)用也應(yīng)該予以重視，將其納入工藝改進(jìn)的重要組成部分。
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