在鍛造前的準(zhǔn)備工作中，除了原材料選擇、材料計(jì)算、下料、加熱、變形力計(jì)算、設(shè)備選擇和模具設(shè)計(jì)外，還需要選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方法和潤(rùn)滑劑。這些準(zhǔn)備工作是確保鍛造過(guò)程順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

此外，鍛件徑向截面上由輪緣和踏面形成的輪廓也是鍛造前需要考慮的重要因素。車(chē)輪鍛件的輪緣和踏面形狀的選擇不僅直接關(guān)系到車(chē)輪鍛件在軌道上的磨損和使用壽命，而且對(duì)設(shè)備的曲線(xiàn)通過(guò)性能和行走質(zhì)量也有著重要影響。輪緣的存在使車(chē)輪鍛件能夠可靠地通過(guò)曲線(xiàn)和道岔，防止脫軌情況的發(fā)生。

因此，在設(shè)計(jì)和選擇鍛造零件時(shí)，必須對(duì)輪緣和踏面的形狀進(jìn)行充分的考慮和優(yōu)化，以確保鍛造件的性能和使用安全性。

在鍛造前的準(zhǔn)備工作中，踏面呈圓錐形的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的考慮因素。圓錐度在滾動(dòng)圓附近設(shè)置為1:10，這意味著在滾動(dòng)圓附近，踏面的形狀呈現(xiàn)出一個(gè)逐漸縮小的趨勢(shì)。這種設(shè)計(jì)使得車(chē)輪在通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)，外輪以靠近輪緣的較大直徑在外軌上滾動(dòng)，而內(nèi)輪則以較小的直徑在內(nèi)軌上滾動(dòng)。

這種設(shè)計(jì)的好處在于，它可以使車(chē)輪隨著線(xiàn)路方向的變化起到引導(dǎo)作用。同時(shí)，內(nèi)外輪滾動(dòng)的距離不同也可以補(bǔ)償內(nèi)外軌長(zhǎng)度差的影響。當(dāng)車(chē)輪在直線(xiàn)軌道上運(yùn)行時(shí)，如果輪對(duì)偏離了線(xiàn)路中心位置，由于兩輪滾動(dòng)半徑之差的存在，車(chē)輪將自動(dòng)恢復(fù)到中心位置。

此外，車(chē)輪外錐度設(shè)置為1:5，這進(jìn)一步增加了兩輪滾動(dòng)半徑之差，使得車(chē)輪更容易通過(guò)小半徑曲線(xiàn)。然而，降低踏面錐度雖然有助于抑制蛇形運(yùn)動(dòng)，但也會(huì)導(dǎo)致輪緣磨損顯著增加，從而縮短了車(chē)輪的使用壽命。這種方法通常僅用于一些高速客運(yùn)列車(chē)。

在實(shí)際應(yīng)用中，鍛件輪緣踏面的形狀在運(yùn)行初期會(huì)經(jīng)歷一個(gè)較快的磨損階段，但隨著時(shí)間的推移，磨損逐漸趨于穩(wěn)定，磨損速度也會(huì)減慢。然而，旋轉(zhuǎn)修復(fù)后的形狀往往不能長(zhǎng)時(shí)間保持，導(dǎo)致金屬切割量很大。

為了解決這些問(wèn)題，一些鐵路開(kāi)始采用一種接近磨損狀態(tài)的踏面形狀，這種形狀被稱(chēng)為凹踏面或磨損踏面。這種形狀的使用不僅可以減少車(chē)輪的磨損，延長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)修復(fù)周期，而且可以降低接觸應(yīng)力，因?yàn)檫@樣可以改善輪軌的接觸狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)不僅可以提高車(chē)輪的使用壽命，還能改善列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

鍛造材料的選擇涉及多種材料，包括各種類(lèi)型的鋼、高溫合金、鋁、鎂、鈦、銅等有色金屬。這些材料經(jīng)過(guò)一次加工，可制成不同尺寸的棒材、型材和各種規(guī)格的錠。除了大量適合中國(guó)資源的國(guó)內(nèi)材料，還有來(lái)自國(guó)外的材料可供選擇。

為了確保鍛件產(chǎn)品的質(zhì)量，鍛件廠的工人必須具備一定的材料知識(shí)，并能夠根據(jù)工藝要求選擇合適的材料。這是因?yàn)殄懠a(chǎn)品的質(zhì)量與原材料的質(zhì)量密切相關(guān)。

在鍛造過(guò)程中，變形力是影響鍛件成形的重要因素。因此，正確計(jì)算變形力是選擇設(shè)備和驗(yàn)證模具的基礎(chǔ)。除此之外，優(yōu)化工藝流程和控制鍛件的組織性能也是至關(guān)重要的。

在分析變形力時(shí)，有四種主要的方法可供選擇。其中，主應(yīng)力法雖然不夠嚴(yán)格，但相對(duì)簡(jiǎn)單直觀，可以用來(lái)計(jì)算鍛件與工具接觸面上的總壓力和應(yīng)力分布?；瑒?dòng)線(xiàn)法適用于平面應(yīng)變問(wèn)題，對(duì)高局部變形的應(yīng)力分布也比較直觀，但應(yīng)用范圍較窄。上限法可以給出被高估的載荷，上限元也可以預(yù)測(cè)變形時(shí)鍛件的形狀。有限元法則可以給出外部載荷和鍛件形狀的變化，以及內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變分布，但缺點(diǎn)是需要使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量計(jì)算，特別是根據(jù)彈性塑性有限元，需要較高的計(jì)算機(jī)容量和較長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。

近年來(lái)，采用聯(lián)合方法來(lái)分析問(wèn)題的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。這種方法通常先用上限法進(jìn)行粗略計(jì)算，然后在關(guān)鍵部分使用有限元進(jìn)行更精細(xì)的計(jì)算。這種組合方法既考慮了計(jì)算的效率和精度，又能更好地滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求。