辊锻是由轧制工艺应用到锻造生产中的一种锻造工艺方法，是纵轧工艺的一种新的应用。锻造中的成形是间断性的，而辊锻成形是连续性的，其成形工艺在金属塑性成形中具有生产率高，工艺适应性强和投资小等特点。本文揭示钛合金棒坯的变形规律，分析辊锻三维变形过程中材料的流动速度场、应力应变场的特征及其动态演化过程，为进一步研究辊锻成形提供数值分析依据。
首先解决的是钛合金棒料的进入，当钛合金棒料被模锻上下模咬入才能进行下一步加工。工业生产中常采用以下两种咬入方式：顶头自然咬入和中间咬入。顶头自然咬入的过程中，钛合金棒料与辊锻上下模的摩擦力是咬入的主动力，因此设法提高摩擦系数和减少咬入角可以提高成形率[2]。增加模锻上下模的粗糙程度可以有效提高摩擦系数，而通过减少棒料的压下量就可以减少咬入角。如果无法有效增加摩擦系数，可以采用模锻的突出部直接压入棒料，而这种方法叫做中间咬入，并且可以更灵活的设置咬入角。为了使磨具简化，就必须合理的增加每道次的压下量，从而减少辊锻的道次。生产实践表明，顶部咬入适用于咬入角小于250°，而中间咬入可以适当增加70°?120°。成形过程中，每时刻流出与流入成形区域的棒料的体积是相等的，然而成形区的棒料厚度是不断变化的，因此棒料沿成形方向上运动速率也是变化的，并且辊锻的线速度小于在成形区出口棒料的速度，这一现象称为前滑。
在一般情况下，型槽的类型有：椭圆-方形，椭圆-圆，菱形-方形，六角-方形和矩形型槽等[5]。因此选择辊锻型槽系主要考虑几个方面：首先利用模锻上下模的几何形状来粗略设计毛皮的几何形状，这样大大降低了设计辊锻磨具的难度；其次是确定延伸系数，从而选择是单道次辊锻成形还是多道次成形；最后，如果确定是多道次，就需要完成一道次成形进入下一道次将坯料翻转90。或45。综上在本次模拟中，采取了圆-椭圆-圆的辊锻型槽。
有限元模型的建立与工艺参数设定
首先利用Solidworks三维软件建立辊锻和钛合金管模型[7]，并在软件中装配，其中钛合金钛棒料直径为40mm，辊锻机的直径为460mm，辊锻上下模的转速为65r/min，棒料的温度设置为970°C。原始坯料共划分成2000个网格。辊锻模具采用刚体模型，材料采用美国牌号模具钢ANSI-H-13，预热温度为300C，上模划为25000个网格，下模也划为25000个网格。辊锻件与模具的摩擦是剪应力摩擦，取摩擦系数f=0.7。辊锻机锻辊旋转速度为24r/mm，为了模拟实际操作中的机械手，在模拟中，工件的前端在模拟开始时，上下方向上被固定。设置模拟步数为400步，设置存储量为10，设置时间增量为0.01。
