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、穿（擴）孔筒

  當不銹(xiu)鋼(gang)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)內襯與外套之間以1.0%~1.5%的(de)錐度(du)相配合，而(er)內襯的(de)內孔也(ye)制成約有1%~3%的(de)錐度(du)，這樣使取出(chu)坯(pi)料時能比較順利地頂出(chu)。

  另外，穿孔筒內(nei)襯的(de)內(nei)表面光(guang)潔度要求比較高，熱處(chu)理后要進(jin)行(xing)磨削。其(qi)熱處(chu)理后的(de)硬(ying)度約為(wei)HRC42~45,以(yi)提(ti)高其(qi)耐磨性。

  穿孔(kong)筒(tong)(tong)的內(nei)襯采用(yong)和擠壓筒(tong)(tong)內(nei)襯相同的材料制造(zao)，如(ru)5CrW2Si或Ni11.一般穿孔(kong)筒(tong)(tong)內(nei)襯的使用(yong)壽(shou)命大約(yue)為1000~3000次。

  從穿(chuan)孔(kong)筒內(nei)襯的(de)工作(zuo)條件來(lai)考量(liang)，采用(yong)具有雙穿(chuan)孔(kong)筒旋(xuan)轉輪換工作(zuo)結(jie)構(gou)的(de)穿(chuan)孔(kong)機(ji)最為(wei)合適。

  原因為(wei)除了能使穿孔(kong)筒得到(dao)及時而充分(fen)的(de)冷卻之外，輪流使用的(de)穿孔(kong)筒有利于內襯(chen)很好(hao)地清(qing)除玻璃(li)潤滑劑殘(can)渣，提高內襯(chen)的(de)使用壽命。

二、鐓粗(cu)桿(gan)(gan)和穿孔桿(gan)(gan)

 1. 鐓粗(cu)桿和穿孔桿的結構

   鐓粗桿在(zai)結(jie)構上，上端用銷子或夾緊裝置固定在(zai)鐓粗梁上，下端用螺紋連(lian)接鐓粗頭(tou)（圖7-52),其(qi)內孔(kong)設有導向(xiang)滑槽與(yu)穿孔(kong)桿相配合。

   鐓粗桿的(de)外徑(jing)比穿孔筒小(xiao)10~30mm,而(er)內徑(jing)比穿孔桿大5~25mm.但考慮到鐓粗桿的(de)共用性，可在保證強度(du)的(de)條件下超出(chu)上述(shu)范(fan)圍(wei)。

   鐓粗(cu)桿的長度應根據(ju)穿孔筒(tong)的長度和生產(chan)最短的坯料長度來決定(ding)。

   根據穿(chuan)孔桿和穿(chuan)孔頭(tou)的規(gui)格，可以更(geng)換鐓(dui)粗頭(tou)，以擴大鐓(dui)粗桿的使用范圍，鐓(dui)粗頭(tou)的外徑(jing)與穿(chuan)孔筒(tong)的內徑(jing)之間(jian)間(jian)隙要(yao)小，約比(bi)穿(chuan)孔筒(tong)的小頭(tou)直徑(jing)小0.5~1.5mm,其內孔帶有(you)花鍵式導向槽。

2. 穿孔桿的穩定性(xing)強度校(xiao)核

  立式穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機的穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿(gan)作為連(lian)(lian)桿(gan)，連(lian)(lian)接穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭及芯棒支承，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)并(bing)不和變形屬直接接觸。在(zai)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)過程中，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿(gan)連(lian)(lian)接并(bing)支承著穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭及擴孔(kong)(kong)(kong)頭。一(yi)般穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿(gan)的直徑比穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭工(gong)作帶的直徑小10~30mm.穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿(gan)的長度取決(jue)于穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)筒的長度。

 由(you)于在(zai)不銹鋼管穿(chuan)孔時(shi)穿(chuan)孔桿(gan)承受壓(ya)縮應力(li)，且因穿(chuan)孔桿(gan)的長度較(jiao)長，工作時(shi)上(shang)端相當于固定。因此，其彎曲的危(wei)(wei)險性要比壓(ya)縮變(bian)形的危(wei)(wei)險性更大。

  所(suo)以，穿孔桿的強度校(xiao)核是按照壓桿穩(wen)定的方法來計(ji)算。

穿孔桿(gan)上所承受的(de)應力為：

 3. 穿孔頭和(he)擴孔頭

  a. 穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)和(he)擴孔(kong)(kong)頭(tou)的結構

   在(zai)(zai)立式穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機對(dui)實(shi)心坯(pi)料(liao)進行穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)時(shi)(shi)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)工藝(yi)(yi)，需用(yong)(yong)(yong)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)；而(er)對(dui)帶(dai)預鉆(zhan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)空心坯(pi)料(liao)進行擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)時(shi)(shi)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)工藝(yi)(yi)，則需用(yong)(yong)(yong)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)。在(zai)(zai)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)穿(chuan)（擴(kuo)(kuo)）孔(kong)(kong)(kong)(kong)工藝(yi)(yi)時(shi)(shi)，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)和(he)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)都(dou)安裝在(zai)(zai)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)桿上。對(dui)于穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機的(de)工模具而(er)言，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)工作條件最為嚴酷，受到(dao)最為強烈的(de)磨損；而(er)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)工作條件相對(dui)會好一(yi)些。因此，擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命(ming)要比(bi)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)長。一(yi)般在(zai)(zai)生產不(bu)銹鋼管時(shi)(shi)，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命(ming)不(bu)超過30~40次／只，而(er)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命(ming)可以達到(dao)80~100次／只（材質為3Cr2W8V).

  另(ling)外，穿(chuan)孔(kong)頭工(gong)作表面的不均勻磨損，將引(yin)起穿(chuan)孔(kong)后空(kong)心(xin)坯的壁厚不均。穿(chuan)孔(kong)時(shi)，將穿(chuan)孔(kong)頭輪流(liu)安裝在穿(chuan)孔(kong)桿上，由10~15穿(chuan)孔(kong)頭組(zu)成為一組(zu)，循環輪流(liu)使用的效果(guo)最好。

 圖(tu)7-53所示為立式(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔機的穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭和擴孔頭。穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭既可使用有柄(bing)的（圖(tu)7-53(a)),也可以(yi)(yi)使用無柄(bing)平端面的（圖(tu)7-53(b)).這種固定方法，可以(yi)(yi)允許穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭冷卻，檢查或(huo)更換，不占(zhan)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔的周期時間。

  穿孔(kong)頭與穿孔(kong)坯料(liao)的接觸端面被(bei)做成帶有圓弧半徑的凹(ao)面，是為(wei)了保證在整個(ge)穿孔(kong)周期中，玻璃(li)滑劑能夠均勻(yun)地(di)進入(ru)變形區。

b. 穿孔頭(tou)和擴(kuo)孔頭(tou)的設計

  穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)和(he)擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)的設計數據來自于(yu)多年的實際(ji)技術(shu)工作經驗數據。穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)（圖7-54)和(he)擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)（圖7-55)定徑帶(dai)的直(zhi)(zhi)徑，要根據產(chan)品(pin)的規格(ge)而定。由(you)于(yu)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)和(he)擴(kuo)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)在穿(chuan)（擴(kuo)）孔(kong)(kong)(kong)過程中直(zhi)(zhi)接與變形金(jin)屬接觸，因此，其表面光(guang)潔度應達到7~8級，且倒角要圓滑。穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)下端(duan)的倒角半徑R應約(yue)為穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)直(zhi)(zhi)徑的10%~20%。

 穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)上(shang)端過(guo)渡段的(de)角度(du)(du)不宜過(guo)大，以防止穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)回(hui)程時(shi)刮(gua)傷(shang)空心坯的(de)內表面(mian)，其角度(du)(du)一般為(wei)5°~25°.穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒和(he)穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)較小(xiao)時(shi)，采用較小(xiao)值。

 擴孔頭(tou)的下(xia)錐頭(tou)直(zhi)徑(jing)應等于坯(pi)料預鉆孔的直(zhi)徑(jing)。

 擴(kuo)孔頭的(de)成形(xing)錐角一般(ban)為30°~60°,太(tai)大時擴(kuo)孔坯的(de)內壁容易刮傷，且擴(kuo)孔開始時導向不好(hao)。其過渡(du)段要(yao)平(ping)滑，以便使金屬流動均勻。

 一(yi)般穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭的(de)直(zhi)徑(jing)要比(bi)穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)的(de)直(zhi)徑(jing)大(da)10~30mm,但是有時考慮(lv)到穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)的(de)共(gong)用性，而擴(kuo)大(da)這(zhe)一(yi)數值的(de)范圍。

 在(zai)穿(chuan)孔過程中，穿(chuan)孔頭(tou)嚴酷(ku)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作條件，往往會使(shi)其(qi)工作帶(dai)和沿外徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)棱(leng)緣(yuan)，即(ji)側(ce)面連接端(duan)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓角半徑(jing)處，承受最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加熱和磨(mo)損。棱(leng)緣(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)損引起穿(chuan)孔后空(kong)心坯(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壁厚不均，導(dao)致擠壓鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壁厚不均。為了消除穿(chuan)孔頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不均勻磨(mo)損，避(bi)免因此(ci)而(er)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔空(kong)心坯(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壁厚不均，在(zai)現代的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔機(ji)上(shang)采用了穿(chuan)孔桿和穿(chuan)孔芯棒運動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)套管(guan)系(xi)統，即(ji)在(zai)坯(pi)(pi)料經(jing)鐓(dui)粗后穿(chuan)孔桿不立即(ji)返回，而(er)是(shi)繼續壓在(zai)坯(pi)(pi)料上(shang)，這樣(yang)可以使(shi)穿(chuan)孔頭(tou)精確地(di)對(dui)準(zhun)坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中心，并且減小了其(qi)自由長(chang)度。

 采用(yong)帶(dai)圓(yuan)弧(hu)半(ban)(ban)徑的(de)凹面(mian)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)，實現(xian)了(le)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿和穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)對穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)坯(pi)料(liao)的(de)附加定(ding)心，提高了(le)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后(hou)空心坯(pi)的(de)壁(bi)厚均勻度。在穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)過程中，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)處于最(zui)嚴酷的(de)工作(zuo)條件，其(qi)(qi)工作(zuo)帶(dai)和沿(yan)外(wai)徑的(de)棱緣，即側面(mian)和端面(mian)的(de)圓(yuan)角(jiao)半(ban)(ban)徑，承受最(zui)大的(de)加熱和磨(mo)損。觀察經(jing)多(duo)次使用(yong)后(hou)的(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)，其(qi)(qi)棱緣的(de)磨(mo)損引起穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)空心坯(pi)壁(bi)厚不(bu)均，當出現(xian)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)棱緣的(de)單邊磨(mo)損時，危(wei)險(xian)性更大。

 穿(chuan)孔(kong)桿，包(bao)括螺(luo)紋固定的穿(chuan)孔(kong)頭(tou)在(zai)內，具有通過(guo)沿軸線鉆孔(kong)的冷(leng)卻水(shui)孔(kong)槽。穿(chuan)孔(kong)時用水(shui)冷(leng)卻穿(chuan)孔(kong)桿和穿(chuan)孔(kong)頭(tou)。

 采用(yong)組合式(shi)的(de)穿(chuan)(chuan)孔工模具，允許(xu)用(yong)低合金鋼(gang)(gang)制作不受(shou)熱的(de)零件，如采用(yong)5CrNiW、50CrVA鋼(gang)(gang)制造固定穿(chuan)(chuan)孔桿(gan)的(de)夾具，用(yong)5CrNiW、5CrNiMo鋼(gang)(gang)制造穿(chuan)(chuan)孔桿(gan)，用(yong)高合金鋼(gang)(gang)和耐熱合金鋼(gang)(gang)制造穿(chuan)(chuan)孔頭。

 擴(kuo)孔(kong)(kong)過程中(zhong)，擴(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)錐形(xing)表(biao)面受到(dao)最(zui)劇烈的(de)磨損，并逐漸形(xing)成劃道和凹陷。擴(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)的(de)工作負荷較穿孔(kong)(kong)頭(tou)要輕許多，因(yin)此其(qi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)比穿孔(kong)(kong)頭(tou)高得(de)多，一般(ban)可達到(dao)80~100次。

 擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)的(de)長度取決于(yu)穿孔(kong)機的(de)結構形式，并且首先取決于(yu)穿孔(kong)桿和穿孔(kong)筒上平(ping)面(mian)之間(jian)的(de)距離。如果其間(jian)隙大，為了(le)減小成形角度，擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)可(ke)以(yi)做得比較長。擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)成形角的(de)平(ping)均值一(yi)般等于(yu)15°~20°,而(er)在最大的(de)擴(kuo)(kuo)孔(kong)程度時，可(ke)以(yi)達到(dao)30°~32°.

 穿孔(kong)頭和擴孔(kong)頭必須具有良好的綜合力學性(xing)能，工作(zuo)表面光潔圓滑，與穿孔(kong)桿(gan)連接可靠，更(geng)換(huan)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：

  采用倒錐的目的是為了(le)(le)防止穿(chuan)孔頭(tou)回程(cheng)(cheng)時(shi)刮切金(jin)屬或帶出空心坯。穿(chuan)孔頭(tou)端面加工成凹面的目的，是為了(le)(le)儲存潤滑劑，以使在(zai)整個穿(chuan)孔過程(cheng)(cheng)中，保(bao)持潤滑劑的連續供應(ying)。

  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(yu)擴孔錐(zhui)至工作帶處的磨損最為嚴重，故該處采(cai)用圓滑過渡，其(qi)他尺寸同上(shang)。

 c. 剪切環組件

  剪(jian)切環組件包(bao)括下支承桿(gan)、支承頭、剪(jian)切環和連(lian)接件等零部件。

  支承(cheng)(cheng)頭和剪切環的(de)(de)作用是(shi)在(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)過(guo)程中(zhong)封(feng)閉穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)筒內(nei)襯的(de)(de)下端面，以(yi)減小穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)余(yu)料(liao)的(de)(de)高度(du)，為空心(xin)坯(pi)下端面定形；在(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)結(jie)束時，剪切環還(huan)要剪斷穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)余(yu)料(liao)；支承(cheng)(cheng)桿最后將(jiang)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)空心(xin)坯(pi)從(cong)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)筒內(nei)襯中(zhong)推出。

  在整(zheng)個穿孔過程中(zhong)，支承頭和(he)剪切環的(de)上端面(mian)和(he)加(jia)熱(re)到高溫的(de)坯料相接觸，使(shi)其表面(mian)層金屬(shu)被(bei)加(jia)熱(re)到650~700℃.使(shi)用過程中(zhong)剪切環的(de)主要(yao)破壞形式是端面(mian)棱緣翹曲和(he)焊瘤（圖2-27).

  剪切環與穿(chuan)孔頭或擴孔頭之間(jian)的(de)間(jian)隙(xi)不能過大(da)，一般(ban)小于2mm.如果此間(jian)隙(xi)過大(da)或剪切環過度(du)磨損，則會導致在剪切穿(chuan)孔或擴孔余料的(de)過程中，坯料前端內孔處產生飛(fei)邊缺陷(xian)，并易引起(qi)擠壓(ya)筒和擠壓(ya)模(mo)的(de)損壞。