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(kuo)）孔筒
當不銹鋼管坯料(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(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)的(de)內(nei)襯(chen)(chen)與外套之間以(yi)1.0%~1.5%的(de)錐度相配合，而內(nei)襯(chen)(chen)的(de)內(nei)孔(kong)(kong)也制成約有1%~3%的(de)錐度，這樣使取出坯料時能比較(jiao)順利地頂(ding)出。
另外，穿(chuan)孔筒內襯的內表(biao)面光潔度(du)要求比較高，熱處理后(hou)要進行磨削。其熱處理后(hou)的硬度(du)約(yue)為(wei)HRC42~45,以提高其耐磨性。
穿孔筒的(de)內襯采用(yong)和擠(ji)壓筒內襯相(xiang)同的(de)材料制(zhi)造，如5CrW2Si或Ni11.一般穿孔筒內襯的(de)使用(yong)壽命(ming)大約為(wei)1000~3000次。
從穿孔筒(tong)內襯的工作條件來考(kao)量，采用(yong)具(ju)有雙穿孔筒(tong)旋(xuan)轉(zhuan)輪換工作結構(gou)的穿孔機最(zui)為合適(shi)。
原因(yin)為(wei)除了能使穿孔(kong)筒得到及(ji)時(shi)而充分的(de)冷卻之外，輪流使用的(de)穿孔(kong)筒有利于內襯很好地清(qing)除玻(bo)璃潤滑劑殘(can)渣(zha)，提高內襯的(de)使用壽命。
二、鐓粗桿(gan)和穿孔桿(gan)
1. 鐓粗桿(gan)和(he)穿孔(kong)桿(gan)的結構(gou)
鐓粗桿(gan)在(zai)結構上，上端用(yong)銷(xiao)子或(huo)夾(jia)緊裝置固定(ding)在(zai)鐓粗梁上，下端用(yong)螺紋(wen)連接鐓粗頭（圖7-52),其內孔(kong)設有導向滑(hua)槽與穿孔(kong)桿(gan)相配合。
鐓粗桿的外徑比穿孔筒小10~30mm,而內徑比穿孔桿大5~25mm.但考慮(lv)到鐓粗桿的共用性(xing)，可(ke)在保證強度的條件下(xia)超出上(shang)述范圍。
鐓(dui)粗桿的(de)長(chang)(chang)度(du)應根(gen)據(ju)穿孔筒的(de)長(chang)(chang)度(du)和生(sheng)產最短的(de)坯料長(chang)(chang)度(du)來決定。
根據穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)和穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)的(de)規格(ge)，可以更換鐓粗頭(tou)(tou)，以擴大鐓粗桿(gan)的(de)使用范圍，鐓粗頭(tou)(tou)的(de)外徑與(yu)穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒的(de)內(nei)徑之間(jian)間(jian)隙(xi)要小(xiao)，約比穿(chuan)(chuan)孔(kong)筒的(de)小(xiao)頭(tou)(tou)直(zhi)徑小(xiao)0.5~1.5mm,其內(nei)孔(kong)帶有(you)花鍵(jian)式導向槽。
2. 穿孔(kong)桿的穩定性強(qiang)度(du)校核
立式穿(chuan)孔(kong)(kong)機的(de)(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)桿作為(wei)連(lian)桿，連(lian)接穿(chuan)孔(kong)(kong)頭及(ji)芯(xin)棒支(zhi)(zhi)承，穿(chuan)孔(kong)(kong)并不和變形(xing)屬(shu)直接接觸。在(zai)穿(chuan)孔(kong)(kong)過程中(zhong)，穿(chuan)孔(kong)(kong)桿連(lian)接并支(zhi)(zhi)承著穿(chuan)孔(kong)(kong)頭及(ji)擴孔(kong)(kong)頭。一般穿(chuan)孔(kong)(kong)桿的(de)(de)(de)直徑(jing)比穿(chuan)孔(kong)(kong)頭工作帶的(de)(de)(de)直徑(jing)小10~30mm.穿(chuan)孔(kong)(kong)桿的(de)(de)(de)長度取決于(yu)穿(chuan)孔(kong)(kong)筒的(de)(de)(de)長度。
由于(yu)在(zai)不銹鋼管穿(chuan)(chuan)孔(kong)時穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿承(cheng)受壓(ya)(ya)縮應力，且因穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿的(de)長(chang)(chang)度較長(chang)(chang)，工作時上端相當(dang)于(yu)固定。因此，其(qi)彎曲的(de)危險性要比壓(ya)(ya)縮變形的(de)危險性更大。
所以(yi)，穿孔桿的強度(du)校(xiao)核是(shi)按照(zhao)壓桿穩定的方法來計算。
穿孔桿上所承(cheng)受的應力為：
3. 穿(chuan)孔頭(tou)和(he)擴孔頭(tou)
a. 穿孔(kong)頭和擴孔(kong)頭的結(jie)構(gou)
在(zai)(zai)立(li)式穿(chuan)孔(kong)機(ji)對實心(xin)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)進行穿(chuan)孔(kong)時(shi)(shi)，采(cai)用穿(chuan)孔(kong)工(gong)藝(yi)，需(xu)用穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)；而對帶(dai)預鉆孔(kong)的(de)空心(xin)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)進行擴(kuo)(kuo)孔(kong)時(shi)(shi)，采(cai)用擴(kuo)(kuo)孔(kong)工(gong)藝(yi)，則(ze)需(xu)用擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)。在(zai)(zai)采(cai)用穿(chuan)（擴(kuo)(kuo)）孔(kong)工(gong)藝(yi)時(shi)(shi)，穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)和擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)都(dou)安裝在(zai)(zai)穿(chuan)孔(kong)桿(gan)上。對于(yu)穿(chuan)孔(kong)機(ji)的(de)工(gong)模具而言，穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)的(de)工(gong)作(zuo)條件最為(wei)嚴酷，受到最為(wei)強烈的(de)磨損；而擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)的(de)工(gong)作(zuo)條件相(xiang)對會好(hao)一些。因此，擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)的(de)使用壽(shou)命要比穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)長。一般在(zai)(zai)生產不銹鋼(gang)管時(shi)(shi)，穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)的(de)使用壽(shou)命不超過30~40次／只(zhi)，而擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)(tou)(tou)的(de)使用壽(shou)命可以達到80~100次／只(zhi)（材質(zhi)為(wei)3Cr2W8V).
另(ling)外，穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)(tou)工作表面的不(bu)均勻(yun)磨損(sun)，將引起穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)后空心坯(pi)的壁厚(hou)不(bu)均。穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)時，將穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)(tou)輪(lun)流安裝在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)上，由10~15穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)(tou)組(zu)(zu)成為一組(zu)(zu)，循環輪(lun)流使用的效果(guo)最(zui)好。
圖7-53所示為立(li)式穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機的(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)和擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)。穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)既(ji)可(ke)使用有柄(bing)的(de)(de)（圖7-53(a)),也可(ke)以(yi)使用無柄(bing)平端(duan)面(mian)的(de)(de)（圖7-53(b)).這種固定方法，可(ke)以(yi)允許穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)冷卻(que)，檢查或更換(huan)，不占穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)周期時間。
穿(chuan)孔(kong)頭與穿(chuan)孔(kong)坯料的接(jie)觸端(duan)面(mian)被做成帶有圓弧半徑的凹面(mian)，是為了保證在(zai)整個穿(chuan)孔(kong)周期(qi)中，玻璃(li)滑劑能夠(gou)均勻(yun)地(di)進入變形區。
b. 穿孔頭和(he)擴(kuo)孔頭的設(she)計
穿(chuan)孔(kong)(kong)頭和擴(kuo)孔(kong)(kong)頭的(de)(de)設(she)計數據(ju)(ju)來(lai)自于多年的(de)(de)實際(ji)技術工作經(jing)驗數據(ju)(ju)。穿(chuan)孔(kong)(kong)頭（圖(tu)7-54)和擴(kuo)孔(kong)(kong)頭（圖(tu)7-55)定(ding)徑帶的(de)(de)直徑，要根(gen)據(ju)(ju)產品的(de)(de)規格而定(ding)。由于穿(chuan)孔(kong)(kong)頭和擴(kuo)孔(kong)(kong)頭在穿(chuan)（擴(kuo)）孔(kong)(kong)過程中直接與變形金屬接觸，因此，其表面光(guang)潔度應(ying)達(da)到7~8級，且倒角要圓滑。穿(chuan)孔(kong)(kong)頭下端的(de)(de)倒角半徑R應(ying)約為穿(chuan)孔(kong)(kong)頭直徑的(de)(de)10%~20%。
穿孔(kong)頭上端過(guo)渡段(duan)的角度(du)不宜(yi)過(guo)大，以防(fang)止穿孔(kong)頭回程時刮傷空心坯的內表(biao)面，其角度(du)一般為(wei)5°~25°.穿孔(kong)筒和穿孔(kong)頭較小(xiao)時，采用較小(xiao)值。
擴孔頭的下(xia)錐頭直徑應等于坯(pi)料預鉆孔的直徑。
擴孔頭(tou)的成形錐角一般為(wei)30°~60°,太大(da)時擴孔坯的內壁容易刮傷，且擴孔開始時導(dao)向不(bu)好。其過(guo)渡段要平滑，以(yi)便使金屬流動均勻。
一般穿孔(kong)頭的(de)(de)(de)直(zhi)徑要比(bi)穿孔(kong)桿的(de)(de)(de)直(zhi)徑大10~30mm,但是有時(shi)考慮到穿孔(kong)桿的(de)(de)(de)共用性，而擴大這一數(shu)值的(de)(de)(de)范圍。
在(zai)(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)過程中(zhong)，穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)嚴酷的(de)(de)工作條件，往往會(hui)使(shi)其(qi)工作帶和沿外徑的(de)(de)棱(leng)緣，即側(ce)面連接端面的(de)(de)圓(yuan)角半(ban)徑處，承受最大(da)的(de)(de)加熱和磨(mo)損。棱(leng)緣的(de)(de)磨(mo)損引(yin)(yin)起穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)后(hou)(hou)空(kong)心(xin)坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)，導致擠壓鋼(gang)管的(de)(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)。為了消除穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)不(bu)均(jun)勻磨(mo)損，避免因此而(er)引(yin)(yin)起的(de)(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)空(kong)心(xin)坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)，在(zai)(zai)現代的(de)(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)上采用了穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)和穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)芯棒運(yun)動的(de)(de)套管系統，即在(zai)(zai)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)經鐓粗后(hou)(hou)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)不(bu)立即返回，而(er)是繼續(xu)壓在(zai)(zai)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)上，這樣可(ke)以使(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)精確地對準坯(pi)(pi)(pi)料(liao)的(de)(de)中(zhong)心(xin)，并且減小了其(qi)自由長度。
采用帶(dai)圓弧半徑(jing)的(de)(de)(de)(de)凹(ao)面(mian)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)穿(chuan)孔(kong)，實(shi)現(xian)了(le)(le)穿(chuan)孔(kong)桿和(he)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)對穿(chuan)孔(kong)坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)附加定(ding)心(xin)(xin)，提(ti)高(gao)了(le)(le)穿(chuan)孔(kong)后空心(xin)(xin)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)壁厚(hou)均(jun)勻度。在(zai)穿(chuan)孔(kong)過程中，穿(chuan)孔(kong)頭(tou)處于最嚴(yan)酷的(de)(de)(de)(de)工(gong)作條件，其工(gong)作帶(dai)和(he)沿外徑(jing)的(de)(de)(de)(de)棱緣(yuan)(yuan)，即側面(mian)和(he)端面(mian)的(de)(de)(de)(de)圓角半徑(jing)，承受最大(da)的(de)(de)(de)(de)加熱和(he)磨損。觀(guan)察經多次(ci)使用后的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)，其棱緣(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)磨損引起(qi)穿(chuan)孔(kong)空心(xin)(xin)坯(pi)壁厚(hou)不均(jun)，當(dang)出現(xian)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)棱緣(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)單邊磨損時，危險性更(geng)大(da)。
穿孔(kong)桿，包括螺紋固(gu)定的(de)穿孔(kong)頭在(zai)內，具有通過沿(yan)軸(zhou)線鉆孔(kong)的(de)冷(leng)卻水孔(kong)槽。穿孔(kong)時用水冷(leng)卻穿孔(kong)桿和(he)穿孔(kong)頭。
采用組合(he)式的穿孔工(gong)模(mo)具，允(yun)許用低合(he)金(jin)鋼(gang)制(zhi)(zhi)作不(bu)受熱的零件，如采用5CrNiW、50CrVA鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)固定(ding)穿孔桿(gan)的夾具，用5CrNiW、5CrNiMo鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)穿孔桿(gan)，用高合(he)金(jin)鋼(gang)和耐熱合(he)金(jin)鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)穿孔頭。
擴孔過程中，擴孔頭的錐形表面受到最(zui)劇烈的磨損(sun)，并逐漸形成劃道和凹陷。擴孔頭的工(gong)作負荷較穿孔頭要輕許多(duo)，因(yin)此(ci)其(qi)使(shi)用(yong)壽命(ming)比穿孔頭高(gao)得多(duo)，一般可達到80~100次。
擴孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的長(chang)度(du)取決于穿孔(kong)(kong)機的結構形式，并且首(shou)先(xian)取決于穿孔(kong)(kong)桿和穿孔(kong)(kong)筒上平面之間(jian)的距離。如(ru)果其間(jian)隙(xi)大，為了(le)減(jian)小成形角(jiao)度(du)，擴孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)可(ke)以做得(de)比(bi)較長(chang)。擴孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)成形角(jiao)的平均值一般等于15°~20°,而(er)在最大的擴孔(kong)(kong)程度(du)時，可(ke)以達到30°~32°.
穿(chuan)孔(kong)頭和擴孔(kong)頭必(bi)須具有良好(hao)的(de)綜合力學性(xing)能，工作表(biao)面光潔(jie)圓滑，與穿(chuan)孔(kong)桿連接可靠，更換方便。
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(dao)錐的目的是為(wei)了(le)防止穿孔頭回程時(shi)刮切(qie)金屬或帶出空(kong)心坯。穿孔頭端(duan)面加工成凹面的目的，是為(wei)了(le)儲存潤(run)滑劑，以使在整個穿孔過程中，保持潤(run)滑劑的連(lian)續供(gong)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dc由擠壓工藝表得到，其長度l5一般為6~10mm。
由于(yu)擴(kuo)孔錐至工作(zuo)帶處的(de)磨(mo)損最為嚴重(zhong)，故該處采(cai)用圓(yuan)滑過渡，其他尺寸同上。
c. 剪切環組件
剪切環組件(jian)包括下支承桿、支承頭、剪切環和連(lian)接(jie)件(jian)等零部件(jian)。
支承(cheng)頭(tou)和剪(jian)切環的作(zuo)用是在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)過程中(zhong)封閉穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)內襯的下端面(mian)，以減小穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)余料的高度，為空心坯下端面(mian)定形；在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)結束時(shi)，剪(jian)切環還要(yao)剪(jian)斷穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)余料；支承(cheng)桿最后將穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)空心坯從穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)內襯中(zhong)推(tui)出。
在(zai)整個穿(chuan)孔過(guo)程(cheng)中，支承頭和剪切(qie)(qie)環(huan)的(de)上端面和加熱到高溫的(de)坯料相接觸，使其表(biao)面層金屬被(bei)加熱到650~700℃.使用過(guo)程(cheng)中剪切(qie)(qie)環(huan)的(de)主(zhu)要(yao)破壞形式是端面棱緣翹(qiao)曲和焊瘤（圖2-27).
剪切環(huan)(huan)與穿孔頭或(huo)擴孔頭之(zhi)間的(de)間隙不能過大(da)，一(yi)般(ban)小于2mm.如(ru)果此(ci)間隙過大(da)或(huo)剪切環(huan)(huan)過度磨(mo)損，則會導致在剪切穿孔或(huo)擴孔余料的(de)過程中，坯料前端內(nei)孔處(chu)產生飛邊缺陷，并易引起擠壓筒和擠壓模(mo)的(de)損壞(huai)。
