立式不銹鋼管穿（擴）孔機的工模具配置取決于穿（擴）孔機的結構形式，穿（擴）孔過程的工藝要求，以及穿（擴）孔時坯料金屬變形時的流動特點。和臥式擠壓機的工模具配置一樣，穿（擴）孔機工模具配置的基本形式由穿（擴）孔筒（內襯和外套）、鐓粗桿、鐓粗頭、穿（擴）孔頭、支承桿、支承頭、剪切環以及連接件組成，如圖7-50所示。

一(yi)、穿（擴）孔筒

  當不(bu)銹鋼管坯料(liao)進行穿和擴孔時，穿孔筒內襯承受相當小的單位壓力（不大于590MPa).因為從坯料穿孔或擴孔方向的垂直滑移摩擦力實際上是沒有的。但是，因與加熱到高溫的坯料直接接觸時間長達30s,引起穿孔筒內襯劇烈受熱。長久使用后的穿孔筒內襯以焊瘤的形式引起變形而損壞，或使穿孔坯料取出產生困難。因此，當其在高速工作時應采取強制冷卻的方法來降低穿孔筒內襯的溫度。通常在穿孔筒外套的內壁車有螺旋冷卻水槽（圖7-51)來冷卻內襯。

  一般穿孔筒的(de)內襯(chen)與外(wai)套(tao)之間以1.0%~1.5%的(de)錐度相配合，而(er)內襯(chen)的(de)內孔也制成約有(you)1%~3%的(de)錐度，這樣使取(qu)出(chu)坯料(liao)時能比較(jiao)順利地頂出(chu)。

  另外，穿孔筒內襯的內表面光(guang)潔度要(yao)求比較高，熱處理后要(yao)進行磨(mo)削。其熱處理后的硬(ying)度約為(wei)HRC42~45,以提高其耐(nai)磨(mo)性。

  穿孔(kong)筒(tong)(tong)的內(nei)襯采用和擠壓(ya)筒(tong)(tong)內(nei)襯相(xiang)同(tong)的材(cai)料制造，如5CrW2Si或Ni11.一般穿孔(kong)筒(tong)(tong)內(nei)襯的使(shi)用壽命大約為1000~3000次。

  從(cong)穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)內襯的工作條(tiao)件來考量，采用具有雙(shuang)穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒(tong)旋轉輪換(huan)工作結構的穿(chuan)(chuan)孔(kong)機最為合(he)適。

  原(yuan)因為(wei)除了能使(shi)(shi)穿孔(kong)(kong)筒得到(dao)及時而充(chong)分的(de)(de)冷卻之外，輪流使(shi)(shi)用的(de)(de)穿孔(kong)(kong)筒有利于內襯(chen)很好(hao)地清除玻璃潤(run)滑劑(ji)殘(can)渣，提(ti)高內襯(chen)的(de)(de)使(shi)(shi)用壽命。

二、鐓粗桿和穿孔桿

 1. 鐓(dui)粗(cu)桿和穿孔桿的結構

   鐓(dui)(dui)粗(cu)桿在結構(gou)上(shang)，上(shang)端(duan)用銷子或夾(jia)緊裝置固定(ding)在鐓(dui)(dui)粗(cu)梁(liang)上(shang)，下端(duan)用螺紋連接鐓(dui)(dui)粗(cu)頭(tou)（圖7-52),其內孔設有導向滑槽(cao)與穿孔桿相配合。

   鐓(dui)粗桿(gan)的外(wai)徑比穿(chuan)孔筒小(xiao)10~30mm,而內徑比穿(chuan)孔桿(gan)大(da)5~25mm.但考(kao)慮到鐓(dui)粗桿(gan)的共用性，可在保證(zheng)強度的條件下超出上述范(fan)圍(wei)。

   鐓粗桿(gan)的(de)長度應根據穿孔筒(tong)的(de)長度和生產最短(duan)的(de)坯料長度來決定。

   根據穿孔(kong)桿和穿孔(kong)頭(tou)(tou)的(de)規(gui)格，可以更換鐓粗頭(tou)(tou)，以擴大(da)鐓粗桿的(de)使用范圍，鐓粗頭(tou)(tou)的(de)外徑(jing)與穿孔(kong)筒的(de)內徑(jing)之(zhi)間(jian)間(jian)隙要小(xiao)，約比穿孔(kong)筒的(de)小(xiao)頭(tou)(tou)直徑(jing)小(xiao)0.5~1.5mm,其內孔(kong)帶有(you)花鍵式導向(xiang)槽。

2. 穿孔(kong)桿的(de)穩定性強(qiang)度校(xiao)核

  立式(shi)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機的穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿作(zuo)為(wei)連桿，連接穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭及(ji)芯棒支(zhi)承，穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)并(bing)不和變形屬直接接觸。在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)過(guo)程中(zhong)，穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿連接并(bing)支(zhi)承著穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭及(ji)擴孔(kong)(kong)(kong)頭。一般(ban)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿的直徑比穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭工作(zuo)帶的直徑小10~30mm.穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿的長度(du)取(qu)決于穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)筒的長度(du)。

 由于在不銹鋼管(guan)穿(chuan)孔時(shi)穿(chuan)孔桿承(cheng)受壓(ya)縮應力(li)，且因(yin)穿(chuan)孔桿的(de)(de)長(chang)度(du)較長(chang)，工作時(shi)上端相當于固定。因(yin)此，其彎曲(qu)的(de)(de)危(wei)(wei)險性要比壓(ya)縮變形的(de)(de)危(wei)(wei)險性更大。

  所(suo)以，穿孔桿的強(qiang)度校核是(shi)按照壓桿穩(wen)定的方法來計算。

穿(chuan)孔桿(gan)上所承受的應力為：

 3. 穿孔(kong)頭(tou)和擴(kuo)孔(kong)頭(tou)

  a. 穿孔(kong)(kong)頭(tou)和擴孔(kong)(kong)頭(tou)的結構

   在(zai)立式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機對(dui)實(shi)心坯料進行(xing)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)時，采(cai)用(yong)(yong)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)工(gong)(gong)(gong)藝，需(xu)用(yong)(yong)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)；而(er)對(dui)帶預鉆孔(kong)(kong)(kong)(kong)的空(kong)心坯料進行(xing)擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)時，采(cai)用(yong)(yong)擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)工(gong)(gong)(gong)藝，則需(xu)用(yong)(yong)擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)。在(zai)采(cai)用(yong)(yong)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)（擴(kuo)(kuo)(kuo)）孔(kong)(kong)(kong)(kong)工(gong)(gong)(gong)藝時，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)和擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)都安裝(zhuang)在(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)桿(gan)上。對(dui)于穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機的工(gong)(gong)(gong)模(mo)具而(er)言(yan)，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的工(gong)(gong)(gong)作條件最為嚴酷(ku)，受到(dao)最為強烈(lie)的磨損(sun)；而(er)擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的工(gong)(gong)(gong)作條件相(xiang)對(dui)會好一些。因此，擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的使用(yong)(yong)壽(shou)(shou)命(ming)要比穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)長。一般在(zai)生產不銹鋼管時，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的使用(yong)(yong)壽(shou)(shou)命(ming)不超(chao)過(guo)30~40次／只，而(er)擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的使用(yong)(yong)壽(shou)(shou)命(ming)可以(yi)達到(dao)80~100次／只（材質為3Cr2W8V).

  另外(wai)，穿孔頭(tou)工作表面的(de)不均勻磨損，將引起穿孔后空(kong)心坯(pi)的(de)壁厚(hou)不均。穿孔時，將穿孔頭(tou)輪流(liu)安裝(zhuang)在穿孔桿上，由10~15穿孔頭(tou)組成為(wei)一組，循環輪流(liu)使用的(de)效(xiao)果(guo)最好。

 圖7-53所示為(wei)立式穿(chuan)(chuan)(chuan)孔機(ji)的(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)(tou)和擴孔頭(tou)(tou)。穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)(tou)既可使(shi)用(yong)有柄的(de)（圖7-53(a)),也可以使(shi)用(yong)無柄平端(duan)面(mian)的(de)（圖7-53(b)).這種固定方法，可以允許穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)(tou)冷卻，檢查或更換，不占穿(chuan)(chuan)(chuan)孔的(de)周(zhou)期時間(jian)。

  穿(chuan)(chuan)孔頭與(yu)穿(chuan)(chuan)孔坯料(liao)的(de)接觸端(duan)面被做成帶有(you)圓弧半徑(jing)的(de)凹(ao)面，是為了保證在整(zheng)個穿(chuan)(chuan)孔周(zhou)期(qi)中，玻璃(li)滑劑能夠(gou)均勻地進入變形區。

b. 穿(chuan)孔頭和(he)擴孔頭的設計

  穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)和擴(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)的(de)(de)設計數據來(lai)自于多年的(de)(de)實際技術工作經驗數據。穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)（圖(tu)7-54)和擴(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)（圖(tu)7-55)定徑帶的(de)(de)直(zhi)徑，要根據產品(pin)的(de)(de)規格(ge)而定。由(you)于穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)和擴(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)在穿(chuan)（擴(kuo)）孔(kong)過程中直(zhi)接(jie)與變(bian)形金屬接(jie)觸(chu)，因(yin)此，其表面(mian)光潔度應達到7~8級，且(qie)倒角(jiao)要圓滑。穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)下(xia)端的(de)(de)倒角(jiao)半徑R應約為(wei)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)直(zhi)徑的(de)(de)10%~20%。

 穿(chuan)孔(kong)頭上端過渡段的角(jiao)度不宜過大(da)，以防止穿(chuan)孔(kong)頭回程時(shi)(shi)刮傷空(kong)心(xin)坯的內(nei)表面(mian)，其角(jiao)度一般為(wei)5°~25°.穿(chuan)孔(kong)筒和穿(chuan)孔(kong)頭較小(xiao)時(shi)(shi)，采用較小(xiao)值(zhi)。

 擴孔頭(tou)的(de)下錐頭(tou)直(zhi)(zhi)徑(jing)應等于坯料預鉆孔的(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)。

 擴孔頭的(de)成形錐角(jiao)一般為(wei)30°~60°,太大時擴孔坯的(de)內(nei)壁容易刮(gua)傷，且擴孔開始時導向不好。其過渡段(duan)要平滑，以便(bian)使金屬流動均勻。

 一般穿(chuan)孔(kong)頭的(de)(de)直徑要比穿(chuan)孔(kong)桿的(de)(de)直徑大10~30mm,但是有時考慮(lv)到穿(chuan)孔(kong)桿的(de)(de)共用性(xing)，而擴大這(zhe)一數值的(de)(de)范圍。

 在(zai)穿(chuan)孔(kong)(kong)過程中，穿(chuan)孔(kong)(kong)頭嚴(yan)酷(ku)的(de)(de)(de)(de)(de)工作條(tiao)件，往(wang)往(wang)會(hui)使(shi)其工作帶(dai)和沿外徑的(de)(de)(de)(de)(de)棱緣，即側面連接(jie)端面的(de)(de)(de)(de)(de)圓(yuan)角半(ban)徑處，承受最大的(de)(de)(de)(de)(de)加熱(re)和磨(mo)損。棱緣的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)損引起穿(chuan)孔(kong)(kong)后空(kong)心(xin)坯的(de)(de)(de)(de)(de)壁厚不(bu)均，導(dao)致擠壓鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)壁厚不(bu)均。為了消除穿(chuan)孔(kong)(kong)頭的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)均勻磨(mo)損，避免(mian)因(yin)此(ci)而引起的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)空(kong)心(xin)坯的(de)(de)(de)(de)(de)壁厚不(bu)均，在(zai)現代(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)機上(shang)采用了穿(chuan)孔(kong)(kong)桿和穿(chuan)孔(kong)(kong)芯棒(bang)運(yun)動的(de)(de)(de)(de)(de)套管(guan)系統(tong)，即在(zai)坯料經鐓粗后穿(chuan)孔(kong)(kong)桿不(bu)立即返回，而是繼續壓在(zai)坯料上(shang)，這樣可(ke)以(yi)使(shi)穿(chuan)孔(kong)(kong)頭精確(que)地對準坯料的(de)(de)(de)(de)(de)中心(xin)，并(bing)且減小了其自由長度。

 采用(yong)帶(dai)圓(yuan)弧半(ban)徑(jing)的(de)(de)凹面穿(chuan)孔(kong)頭穿(chuan)孔(kong)，實現(xian)了穿(chuan)孔(kong)桿(gan)和穿(chuan)孔(kong)頭對(dui)穿(chuan)孔(kong)坯料的(de)(de)附加(jia)定(ding)心(xin)，提高(gao)了穿(chuan)孔(kong)后空心(xin)坯的(de)(de)壁(bi)厚均(jun)(jun)勻度。在(zai)穿(chuan)孔(kong)過程(cheng)中(zhong)，穿(chuan)孔(kong)頭處于最(zui)嚴酷的(de)(de)工作條件，其(qi)工作帶(dai)和沿外徑(jing)的(de)(de)棱緣(yuan)，即側面和端面的(de)(de)圓(yuan)角半(ban)徑(jing)，承受最(zui)大的(de)(de)加(jia)熱和磨損(sun)。觀(guan)察經多次使(shi)用(yong)后的(de)(de)穿(chuan)孔(kong)頭，其(qi)棱緣(yuan)的(de)(de)磨損(sun)引起穿(chuan)孔(kong)空心(xin)坯壁(bi)厚不均(jun)(jun)，當出現(xian)穿(chuan)孔(kong)頭棱緣(yuan)的(de)(de)單邊磨損(sun)時，危(wei)險性(xing)更大。

 穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿，包括螺(luo)紋固定的穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭在內，具有通過(guo)沿軸線鉆(zhan)孔(kong)(kong)的冷(leng)卻(que)水(shui)孔(kong)(kong)槽。穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)時用水(shui)冷(leng)卻(que)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿和穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭。

 采用組合(he)式(shi)的(de)穿孔(kong)(kong)工(gong)模具(ju)，允(yun)許用低合(he)金(jin)鋼(gang)制作不受熱(re)的(de)零件，如采用5CrNiW、50CrVA鋼(gang)制造(zao)固定穿孔(kong)(kong)桿(gan)的(de)夾(jia)具(ju)，用5CrNiW、5CrNiMo鋼(gang)制造(zao)穿孔(kong)(kong)桿(gan)，用高(gao)合(he)金(jin)鋼(gang)和耐(nai)熱(re)合(he)金(jin)鋼(gang)制造(zao)穿孔(kong)(kong)頭。

 擴孔過程中，擴孔頭(tou)的錐形(xing)表面(mian)受到最劇烈的磨損，并逐漸形(xing)成(cheng)劃道(dao)和凹陷。擴孔頭(tou)的工作負(fu)荷較(jiao)穿孔頭(tou)要輕許多(duo)，因此其使用(yong)壽命比(bi)穿孔頭(tou)高得多(duo)，一般可達到80~100次(ci)。

 擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭的(de)(de)長度取(qu)決(jue)于穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)的(de)(de)結(jie)構形式(shi)，并且首先(xian)取(qu)決(jue)于穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)桿和穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)筒(tong)上平(ping)面之間的(de)(de)距離(li)。如果(guo)其(qi)間隙大，為了(le)減小成形角度，擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭可(ke)以做得比較長。擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭成形角的(de)(de)平(ping)均值一般等于15°~20°,而在(zai)最大的(de)(de)擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)程度時(shi)，可(ke)以達到30°~32°.

 穿孔頭(tou)和擴孔頭(tou)必須具有良好的綜合力學性(xing)能，工作表面光潔圓滑，與穿孔桿連接(jie)可靠，更(geng)換方便。

 穿孔頭的形狀由端面圓角半徑R,工作帶l₁和倒錐l₂組成（圖7-54).各部分的尺寸，按以下經驗公式確定：

  采用倒錐(zhui)的目的是為了(le)防止穿(chuan)孔頭(tou)回程時刮切金(jin)屬或帶出空心(xin)坯。穿(chuan)孔頭(tou)端面(mian)加工成凹面(mian)的目的，是為了(le)儲存潤滑劑，以使在整個穿(chuan)孔過程中，保持潤滑劑的連續供應。

  擴孔頭由鼻尖l₃、擴孔錐l₄、工作帶l₅和反向錐l₆組成（圖7-55).鼻尖的作用是導向和定心，其直徑等于坯料鉆孔直徑，長度l₃約為10~20mm,擴孔錐角α一般取15°~20°,當擴徑量大時，可達30°~32°,工作帶直徑d_c由擠壓工藝表得到，其長度l₅一般為6~10mm。

  由于擴孔錐至工(gong)作帶處的磨(mo)損最(zui)為嚴(yan)重，故該處采用(yong)圓(yuan)滑過渡，其他尺寸同上(shang)。

 c. 剪(jian)切環組件

  剪(jian)切(qie)(qie)環(huan)組件包括下支承桿、支承頭、剪(jian)切(qie)(qie)環(huan)和連接件等零部件。

  支承(cheng)頭和剪切環的(de)作用是在穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)過程中(zhong)封閉穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒內(nei)(nei)襯的(de)下端(duan)(duan)面(mian)，以減小穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)余料的(de)高度，為空心坯下端(duan)(duan)面(mian)定形(xing)；在穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)結(jie)束時(shi)，剪切環還要剪斷穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)余料；支承(cheng)桿最后將(jiang)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)空心坯從穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒內(nei)(nei)襯中(zhong)推(tui)出。

  在(zai)整(zheng)個穿孔過程中(zhong)，支承頭和(he)剪切(qie)環的(de)(de)上(shang)端(duan)面(mian)和(he)加(jia)(jia)熱到高溫的(de)(de)坯料相接觸，使(shi)(shi)其(qi)表面(mian)層金屬(shu)被加(jia)(jia)熱到650~700℃.使(shi)(shi)用過程中(zhong)剪切(qie)環的(de)(de)主(zhu)要破壞形式是端(duan)面(mian)棱緣翹曲和(he)焊(han)瘤（圖2-27).

  剪(jian)切(qie)環與穿(chuan)孔(kong)頭(tou)或擴(kuo)孔(kong)頭(tou)之間(jian)的(de)間(jian)隙不能過大(da)，一(yi)般小于2mm.如果此間(jian)隙過大(da)或剪(jian)切(qie)環過度(du)磨(mo)損，則(ze)會(hui)導致(zhi)在(zai)剪(jian)切(qie)穿(chuan)孔(kong)或擴(kuo)孔(kong)余(yu)料的(de)過程中，坯料前端內孔(kong)處產生飛邊(bian)缺陷(xian)，并(bing)易引起擠壓(ya)筒和擠壓(ya)模的(de)損壞。