不銹鋼管擠壓模的孔型設計包括壓縮區AB段的形狀設計（圖7-27),過渡半徑的選擇，定徑帶長度ln的確定（圖7-27(a)).壓縮區的形狀按照作圖的法則確定。同時，還要從模孔中的速度、應力、變形或其他參數的分布情況出發，得到具有凹面的、凸面的、S形或其他形狀的壓縮區形狀的不銹鋼管擠壓模（圖7-27).

  不銹鋼管擠壓模(mo)最(zui)主要的部(bu)分是(shi)定徑(jing)帶，其決定了(le)金(jin)屬(shu)流動過程(cheng)的動力學(xue)。

  根據(ju)金屬在“整個高度上壓縮(suo)不變”的(de)條件(jian)，壓縮(suo)錐的(de)形狀可(ke)以用以下等式來(lai)描述：

   無論是凸面的(de)或者是凹(ao)面的(de)擠(ji)壓模的(de)喇(la)叭(ba)口形狀，都可以(yi)用由(you)相(xiang)應的(de)點以(yi)求出的(de)半(ban)徑(jing)R畫圓弧的(de)方(fang)法得到（圖(tu)7-27(f)、圖(tu)7-27(d)、圖(tu)7-27(e)).

  根據前蘇聯中央黑色冶金科學研究院的(de)資料，通(tong)過各種試驗(yan)的(de)結(jie)果證明，采用(yong)凹(ao)面(mian)的(de)和凸(tu)面(mian)喇(la)叭(ba)口(kou)的(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)，具有以下規律：采用(yong)凹(ao)面(mian)喇(la)叭(ba)口(kou)的(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)，在變(bian)形(xing)區(qu)內具有最大的(de)液體單位壓(ya)(ya)(ya)力(li)，這(zhe)對擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)低塑性材料時(shi)是很(hen)有利(li)的(de)；而當采用(yong)凸(tu)面(mian)喇(la)叭(ba)口(kou)的(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)，變(bian)形(xing)區(qu)內最大壓(ya)(ya)(ya)應力(li)來自擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿方面(mian)，制(zhi)品上的(de)變(bian)形(xing)強(qiang)度分布得(de)不(bu)均勻(yun)，經凸(tu)形(xing)喇(la)叭(ba)口(kou)母線(xian)的(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)比(bi)較(jiao)小，從模(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)區(qu)過渡到定徑帶時(shi)，模(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)承受(shou)的(de)正應力(li)較(jiao)低，這(zhe)對模(mo)(mo)(mo)(mo)子(zi)使用(yong)壽(shou)命的(de)提高(gao)是有利(li)的(de)。

 按照“最小能量(liang)定律”實現(xian)塑性變(bian)形過程的條件下，得到(dao)的擠壓模喇叭口(kou)形狀的方程式(shi)如下：

  S形(xing)(xing)喇叭口(kou)(kou)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模入(ru)口(kou)(kou)錐(zhui)(zhui)形(xing)(xing)狀的(de)作圖，以(yi)連(lian)接(jie)相(xiang)應的(de)曲率半(ban)徑所畫的(de)圓弧即可得到。從擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程動力(li)學和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)制品的(de)質量來衡量，S形(xing)(xing)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模的(de)入(ru)口(kou)(kou)錐(zhui)(zhui)形(xing)(xing)狀孔型設計是最合(he)適的(de)。其(qi)集中(zhong)了(le)凹(ao)形(xing)(xing)的(de)和(he)凸形(xing)(xing)的(de)喇叭口(kou)(kou)模子(zi)的(de)優點。

  玻璃或者類似的材料制作的潤滑墊的應用，對模孔的孔型設計提出了自己的要求。要求主要包括在壓縮區變形輪廓的研究和選擇上，看其是否能夠保持得住變形區內的潤滑劑，確保在整個擠壓周期中形成連續的潤滑膜。平面模或具有入口錐角度2α_m=90°~180°的錐形模在很大程度上符合此要求，因而在實際生產中得到了廣泛的應用（圖7-27(a)~圖7-27(c)).在采用玻璃潤滑劑的擠壓過程中，具有角度2α_m=90°~180°的擠壓模在擠壓難變形材料時應用；而角度2α_m>120°的擠壓模在擠壓有足夠塑性的金屬時應用。

  法國工程師賽茹爾內建議采用第(di)一個(ge)定(ding)徑(jing)(jing)孔(kong)直徑(jing)(jing)比第(di)二(er)個(ge)定(ding)徑(jing)(jing)孔(kong)直徑(jing)(jing)大(da)1.5mm的擠壓模。因(yin)為這樣可以將潤滑劑保持在圓(yuan)環的槽(cao)內。為此建議采用帶有同心圓(yuan)槽(cao)子的圓(yuan)錐形(xing)入口的擠壓模。

  由于使用平面模時可能會形成金屬的環狀裂紋，所以用具有平錐形孔型的擠壓模。在模子與擠壓筒的連接處，將模子做成有角度2α_m=90°~120°的圓錐形（圖7-27(b)和圖7-27(c)).

  俄羅斯巴爾金中央黑色冶金科學研究院在擠壓不銹鋼、鎳基高溫合金和難熔金屬試樣時，所進行的具有圓錐孔型的擠壓模的試驗中可以確定：最小的擠壓力是發生在采用角度2αm=90°~120°的模子的情況下，模子的角度在這個范圍內無論是向小還向大的方面變化，都會使擠壓力平均增加10%~15%.同時，擠壓初始的峰值負荷也更高。在小角度的條件下，會引起坯料前端更加變冷，而在較大的角度（2α_m=180°)時將引起擠壓開始階段的不利的動力學條件。隨著角度2αm從60°增大到180°,表面質量有所改善，這與潤滑膜厚度的減小有關。

  從模子圓錐部分到定徑孔的過渡半徑r_m的大小變化不會影響擠壓力的大小，但是制品的表面質量隨著r_m的增大明顯地惡化。當r_m從1mm增到30mm時，表面粗糙度數值從15μm增加到24μm,這也是與潤滑膜厚度的變化有關。

  對擠壓模定徑帶的寬度大小的研究表明，此參數無論是對過程的力學性能參數還是對制品的表面質量都沒有明顯的影響。因此在孔型設計的三個基本要素中，第一個要素（α_m)既影響力的參數，又影響表面質量；第二要素（r_m)只影響質量；而第三個要素（l_n)對這些參數都表現出中性（圖7-27(a)).

在有玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)擠壓的(de)(de)條件下，過程動力學(xue)取決于(yu)自然的(de)(de)喇叭(ba)口(kou)形(xing)(xing)狀。此喇叭(ba)口(kou)在潤(run)滑(hua)墊的(de)(de)厚度(du)內形(xing)(xing)成自然喇叭(ba)口(kou)的(de)(de)形(xing)(xing)狀。除(chu)了模(mo)子(zi)的(de)(de)錐角之(zhi)外，還(huan)與玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)的(de)(de)性(xing)質、玻(bo)璃(li)墊的(de)(de)厚度(du)及其密度(du)有關。

為了更加準確地分析金屬的流動情況，必須采用的不是設計的模子角度α_m,而是提出的自然喇叭口的角度α_Bo、α_B可以由下式確定：

 在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)型(xing)材時(shi)，模(mo)子(zi)的(de)(de)孔(kong)型(xing)設(she)計具(ju)有(you)(you)特別重要(yao)(yao)的(de)(de)意義，因為沿截面(mian)上(shang)金屬流(liu)動(dong)(dong)的(de)(de)最大(da)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)勻(yun)性(xing)是型(xing)材模(mo)所固有(you)(you)的(de)(de)特點(dian)。型(xing)材各部分(fen)之間金屬流(liu)動(dong)(dong)速度(du)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)勻(yun)性(xing)，使得型(xing)材擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)尺寸不(bu)(bu)(bu)精(jing)確，金屬中有(you)(you)高(gao)的(de)(de)殘余應力(li)，出(chu)現了(le)縱向(xiang)和(he)橫向(xiang)的(de)(de)彎(wan)曲(qu)以及模(mo)子(zi)上(shang)高(gao)的(de)(de)局部磨損(sun)。由(you)于(yu)在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程中諸多的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)利影(ying)響，異形(xing)材模(mo)子(zi)孔(kong)型(xing)設(she)計時(shi)的(de)(de)主要(yao)(yao)任務就在于(yu)達(da)到(dao)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)金屬、流(liu)動(dong)(dong)的(de)(de)最小(xiao)(xiao)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)勻(yun)性(xing)。同時(shi)，孔(kong)型(xing)設(she)計當確保(bao)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)型(xing)材的(de)(de)線尺寸和(he)角度(du)的(de)(de)精(jing)確度(du)。流(liu)動(dong)(dong)速度(du)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)均(jun)(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)降低，由(you)模(mo)子(zi)平面(mian)上(shang)孔(kong)型(xing)布置(zhi)的(de)(de)正(zheng)確選(xuan)擇(ze)和(he)異形(xing)模(mo)孔(kong)各部分(fen)工作(zuo)帶大(da)小(xiao)(xiao)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)來達(da)到(dao)。模(mo)子(zi)上(shang)孔(kong)型(xing)的(de)(de)正(zheng)確布置(zhi)不(bu)(bu)(bu)僅僅確保(bao)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)制(zhi)品(pin)具(ju)有(you)(you)最小(xiao)(xiao)的(de)(de)彎(wan)曲(qu)度(du)，而且(qie)也減少了(le)制(zhi)品(pin)薄壁部分(fen)擠(ji)(ji)不(bu)(bu)(bu)出(chu)的(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)。

在選擇(ze)擠(ji)壓模上(shang)孔型布(bu)置時，要遵循以下原則：

  1. 當型材(cai)具有兩個對稱軸(zhou)時(shi)，其(qi)重(zhong)心與模子的幾(ji)何(he)中心重(zhong)合。

  2. 當型材(cai)具有一個對稱軸且(qie)型材(cai)各(ge)部分(fen)的(de)厚(hou)度彼此(ci)無明顯(xian)差別時，也使其重心(xin)與模(mo)子的(de)幾何(he)中心(xin)重合。

  3. 型材不對稱(cheng)(cheng)的斷面(mian)和具有一個對稱(cheng)(cheng)軸(zhou)，但各部分(fen)厚度有明顯差(cha)異的斷面(mian)，其孔型應布置得使厚的部分(fen)最大限度地接近模子中心。

  型材(cai)各部(bu)分(fen)(fen)(fen)流出(chu)速度(du)(du)不均勻(yun)性(xing)的(de)(de)(de)(de)充(chong)分(fen)(fen)(fen)減小，可以采用入口(kou)錐和定(ding)(ding)徑(jing)帶長(chang)(chang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)改變來達到。對于型材(cai)質量(liang)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)(fen)，定(ding)(ding)徑(jing)帶長(chang)(chang)度(du)(du)取得較(jiao)大，使得這部(bu)分(fen)(fen)(fen)流出(chu)時(shi)的(de)(de)(de)(de)能量(liang)損失增(zeng)加(jia)，和型材(cai)質量(liang)較(jiao)小部(bu)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)金屬流動(dong)速度(du)(du)增(zeng)加(jia)。最小的(de)(de)(de)(de)定(ding)(ding)徑(jing)帶寬度(du)(du)，由(you)其足夠的(de)(de)(de)(de)耐磨性(xing)決定(ding)(ding)，該耐磨性(xing)保證(zheng)了型材(cai)的(de)(de)(de)(de)輪廓(kuo)尺(chi)寸(cun)和壁(bi)厚(hou)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)性(xing)；而最大的(de)(de)(de)(de)定(ding)(ding)徑(jing)帶寬度(du)(du)，由(you)不發生擠(ji)壓金屬脫離定(ding)(ding)徑(jing)帶的(de)(de)(de)(de)條件(jian)來決定(ding)(ding)。

  擠壓模足夠長的(de)工作(zuo)帶分(fen)(fen)成兩部分(fen)(fen)：其母線與(yu)擠壓軸的(de)傾(qing)角(jiao)為(wei)3°~6°的(de)錐度部分(fen)(fen)和定徑帶圓柱部分(fen)(fen)。