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(chuan)（擴）孔(kong)筒
當不(bu)銹鋼管坯料進行穿和擴孔時，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。
一般穿孔筒的內(nei)襯(chen)與外套之間以1.0%~1.5%的錐度(du)(du)相配合，而內(nei)襯(chen)的內(nei)孔也(ye)制成約有(you)1%~3%的錐度(du)(du)，這樣使取出坯料時能比較(jiao)順利地頂出。
另外，穿孔筒內襯的(de)內表(biao)面光(guang)潔度要求(qiu)比(bi)較(jiao)高，熱處理后要進行(xing)磨削。其(qi)熱處理后的(de)硬(ying)度約為(wei)HRC42~45,以提高其(qi)耐(nai)磨性(xing)。
穿孔(kong)筒(tong)的(de)內(nei)(nei)襯采用(yong)和擠壓筒(tong)內(nei)(nei)襯相同(tong)的(de)材(cai)料制造(zao)，如5CrW2Si或Ni11.一般(ban)穿孔(kong)筒(tong)內(nei)(nei)襯的(de)使用(yong)壽命大約為1000~3000次(ci)。
從穿孔筒內(nei)襯(chen)的工作條件來考量，采(cai)用具有雙穿孔筒旋轉輪換(huan)工作結構的穿孔機(ji)最為合適。
原因為除了能使(shi)(shi)穿孔(kong)筒得到及時而(er)充分的(de)冷卻(que)之外(wai)，輪流使(shi)(shi)用的(de)穿孔(kong)筒有利于內襯(chen)很好地(di)清除玻璃潤(run)滑劑(ji)殘渣，提(ti)高內襯(chen)的(de)使(shi)(shi)用壽命(ming)。
二、鐓粗桿和穿孔(kong)桿
1. 鐓粗桿(gan)和穿(chuan)孔桿(gan)的結(jie)構
鐓粗桿(gan)在(zai)結構上(shang)(shang)，上(shang)(shang)端用銷子(zi)或(huo)夾(jia)緊裝置固定在(zai)鐓粗梁上(shang)(shang)，下端用螺紋連(lian)接鐓粗頭（圖7-52),其內孔(kong)(kong)設有導向滑槽與(yu)穿孔(kong)(kong)桿(gan)相配合。
鐓粗(cu)(cu)桿的外徑(jing)比(bi)穿(chuan)孔(kong)筒小10~30mm,而內徑(jing)比(bi)穿(chuan)孔(kong)桿大5~25mm.但考慮到(dao)鐓粗(cu)(cu)桿的共用性，可在保證強度的條(tiao)件下超(chao)出(chu)上述范(fan)圍(wei)。
鐓粗桿的(de)長度應根據(ju)穿孔(kong)筒的(de)長度和生產最短的(de)坯料長度來決定。
根據穿孔(kong)(kong)桿和(he)穿孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)規格，可以更換(huan)鐓粗(cu)頭(tou)(tou)，以擴大鐓粗(cu)桿的(de)使用范圍，鐓粗(cu)頭(tou)(tou)的(de)外(wai)徑(jing)與穿孔(kong)(kong)筒(tong)(tong)的(de)內(nei)徑(jing)之(zhi)間(jian)間(jian)隙要小，約(yue)比穿孔(kong)(kong)筒(tong)(tong)的(de)小頭(tou)(tou)直徑(jing)小0.5~1.5mm,其內(nei)孔(kong)(kong)帶有花鍵式導向槽。
2. 穿孔(kong)桿的穩定性強(qiang)度(du)校核
立式穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機的穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)作為連(lian)桿(gan)，連(lian)接(jie)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)及芯棒(bang)支(zhi)承(cheng)，穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)并不和變形屬(shu)直(zhi)(zhi)接(jie)接(jie)觸。在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)過程中，穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)連(lian)接(jie)并支(zhi)承(cheng)著穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)及擴孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)。一般穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)的直(zhi)(zhi)徑比穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)工作帶的直(zhi)(zhi)徑小10~30mm.穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)的長(chang)度取決(jue)于(yu)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒的長(chang)度。
由于在不銹鋼管穿(chuan)(chuan)孔時穿(chuan)(chuan)孔桿承受壓縮(suo)應(ying)力，且(qie)因穿(chuan)(chuan)孔桿的長度較長，工作時上(shang)端(duan)相(xiang)當于固定(ding)。因此，其(qi)彎曲的危(wei)(wei)險(xian)性要比壓縮(suo)變(bian)形的危(wei)(wei)險(xian)性更大(da)。
所以，穿孔桿(gan)的強度校核是按(an)照壓桿(gan)穩定的方法來(lai)計算。
穿(chuan)孔桿(gan)上所承受(shou)的應力為(wei)：
3. 穿孔頭(tou)和擴孔頭(tou)
a. 穿孔頭(tou)和擴孔頭(tou)的結構
在(zai)(zai)立式(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)對實心(xin)坯(pi)料進(jin)(jin)行穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)時，采用(yong)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)，需(xu)用(yong)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)；而(er)對帶預鉆(zhan)孔(kong)(kong)的空心(xin)坯(pi)料進(jin)(jin)行擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)時，采用(yong)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)，則需(xu)用(yong)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)。在(zai)(zai)采用(yong)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)（擴(kuo)(kuo)）孔(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)時，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)和(he)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)都安裝(zhuang)在(zai)(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)上。對于(yu)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)的工(gong)模具而(er)言，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的工(gong)作(zuo)條(tiao)件最為嚴(yan)酷，受到(dao)最為強(qiang)烈的磨損；而(er)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的工(gong)作(zuo)條(tiao)件相對會好一(yi)些。因此(ci)，擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的使(shi)用(yong)壽(shou)命要(yao)比穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)長。一(yi)般在(zai)(zai)生(sheng)產不(bu)銹鋼(gang)管(guan)時，穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的使(shi)用(yong)壽(shou)命不(bu)超(chao)過30~40次(ci)／只(zhi)(zhi)，而(er)擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的使(shi)用(yong)壽(shou)命可以(yi)達(da)到(dao)80~100次(ci)／只(zhi)(zhi)（材質為3Cr2W8V).
另外，穿孔(kong)(kong)頭(tou)工作表面的不(bu)均勻磨損，將引起(qi)穿孔(kong)(kong)后空心坯的壁厚不(bu)均。穿孔(kong)(kong)時，將穿孔(kong)(kong)頭(tou)輪流(liu)安裝在穿孔(kong)(kong)桿上，由10~15穿孔(kong)(kong)頭(tou)組成為(wei)一組，循環輪流(liu)使用的效果最好。
圖(tu)7-53所示為立式穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機的(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)和(he)擴孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)。穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)既可使用有柄的(de)(de)（圖(tu)7-53(a)),也可以使用無(wu)柄平端面的(de)(de)（圖(tu)7-53(b)).這(zhe)種固定方法(fa)，可以允許穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)冷(leng)卻，檢查或更換，不占穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)周期時間。
穿孔頭(tou)與穿孔坯料的(de)接觸端面被(bei)做成帶(dai)有圓弧半(ban)徑的(de)凹(ao)面，是(shi)為了保證在整個穿孔周(zhou)期中，玻璃滑劑能夠均勻(yun)地進入變形區(qu)。
b. 穿(chuan)孔(kong)(kong)頭和擴(kuo)孔(kong)(kong)頭的設(she)計
穿(chuan)孔(kong)頭(tou)和擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)的設計數據來自于(yu)多(duo)年的實際技術工作經驗數據。穿(chuan)孔(kong)頭(tou)（圖7-54)和擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)（圖7-55)定(ding)徑(jing)帶的直徑(jing)，要根據產(chan)品的規(gui)格而定(ding)。由于(yu)穿(chuan)孔(kong)頭(tou)和擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭(tou)在穿(chuan)（擴(kuo)(kuo)）孔(kong)過程中直接與(yu)變形金(jin)屬接觸，因此，其表面光潔(jie)度應達到7~8級(ji)，且倒(dao)(dao)角要圓滑(hua)。穿(chuan)孔(kong)頭(tou)下端的倒(dao)(dao)角半徑(jing)R應約為穿(chuan)孔(kong)頭(tou)直徑(jing)的10%~20%。
穿孔頭上(shang)端過渡段的角(jiao)度不宜(yi)過大，以防止穿孔頭回(hui)程時刮傷(shang)空心坯(pi)的內表(biao)面，其角(jiao)度一(yi)般為(wei)5°~25°.穿孔筒(tong)和穿孔頭較(jiao)小(xiao)時，采用(yong)較(jiao)小(xiao)值(zhi)。
擴孔(kong)頭的下錐頭直徑應(ying)等于坯料預鉆孔(kong)的直徑。
擴(kuo)(kuo)孔(kong)頭的(de)成形錐角(jiao)一般為30°~60°,太大(da)時(shi)擴(kuo)(kuo)孔(kong)坯的(de)內壁容易刮傷，且擴(kuo)(kuo)孔(kong)開始時(shi)導向不好(hao)。其過渡段(duan)要平滑，以便(bian)使金屬流動均勻。
一般穿(chuan)孔(kong)(kong)頭的直徑(jing)要比穿(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)的直徑(jing)大(da)(da)10~30mm,但是有(you)時考慮(lv)到穿(chuan)孔(kong)(kong)桿(gan)的共用性，而擴大(da)(da)這(zhe)一數值的范圍。
在(zai)穿(chuan)(chuan)孔(kong)過程中，穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)嚴酷的(de)(de)工作條件(jian)，往往會使其工作帶和沿外徑(jing)的(de)(de)棱緣(yuan)，即側面連(lian)接端面的(de)(de)圓(yuan)角半徑(jing)處，承受(shou)最大的(de)(de)加熱(re)和磨損。棱緣(yuan)的(de)(de)磨損引(yin)起穿(chuan)(chuan)孔(kong)后空心坯(pi)的(de)(de)壁厚(hou)不(bu)(bu)(bu)均，導致擠壓(ya)鋼(gang)管的(de)(de)壁厚(hou)不(bu)(bu)(bu)均。為了消(xiao)除穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)均勻磨損，避(bi)免因此而(er)引(yin)起的(de)(de)穿(chuan)(chuan)孔(kong)空心坯(pi)的(de)(de)壁厚(hou)不(bu)(bu)(bu)均，在(zai)現代的(de)(de)穿(chuan)(chuan)孔(kong)機上采用(yong)了穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿和穿(chuan)(chuan)孔(kong)芯棒(bang)運動的(de)(de)套管系統(tong)，即在(zai)坯(pi)料經(jing)鐓(dui)粗后穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿不(bu)(bu)(bu)立即返(fan)回(hui)，而(er)是繼續壓(ya)在(zai)坯(pi)料上，這樣可以使穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭(tou)精(jing)確地對準坯(pi)料的(de)(de)中心，并且減小(xiao)了其自(zi)由長(chang)度。
采用帶圓(yuan)弧半(ban)徑的(de)(de)(de)凹面穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)，實現了(le)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)桿(gan)和(he)(he)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)對穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)坯料的(de)(de)(de)附加(jia)定心，提(ti)高了(le)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)后(hou)空(kong)心坯的(de)(de)(de)壁厚均勻度。在穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)過程(cheng)中，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)處于最嚴酷的(de)(de)(de)工作條件，其工作帶和(he)(he)沿外徑的(de)(de)(de)棱緣，即(ji)側面和(he)(he)端(duan)面的(de)(de)(de)圓(yuan)角(jiao)半(ban)徑，承受(shou)最大的(de)(de)(de)加(jia)熱和(he)(he)磨損。觀察經多次使(shi)用后(hou)的(de)(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)，其棱緣的(de)(de)(de)磨損引起(qi)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)空(kong)心坯壁厚不均，當出現穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)棱緣的(de)(de)(de)單邊磨損時，危險性(xing)更(geng)大。
穿孔(kong)桿，包括螺紋固定的(de)穿孔(kong)頭在(zai)內，具有通(tong)過沿軸線鉆孔(kong)的(de)冷(leng)卻(que)(que)水(shui)孔(kong)槽(cao)。穿孔(kong)時用水(shui)冷(leng)卻(que)(que)穿孔(kong)桿和穿孔(kong)頭。
采(cai)用組合(he)(he)式的穿(chuan)孔工(gong)模具，允(yun)許(xu)用低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)制(zhi)(zhi)作不受熱的零件，如采(cai)用5CrNiW、50CrVA鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)固定穿(chuan)孔桿的夾具，用5CrNiW、5CrNiMo鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)穿(chuan)孔桿，用高合(he)(he)金(jin)鋼(gang)和耐熱合(he)(he)金(jin)鋼(gang)制(zhi)(zhi)造(zao)穿(chuan)孔頭。
擴孔(kong)過程中，擴孔(kong)頭的錐形表面(mian)受到最劇烈的磨損，并逐(zhu)漸形成劃道和凹陷。擴孔(kong)頭的工作負荷較穿(chuan)孔(kong)頭要輕許(xu)多，因(yin)此其使用壽命比(bi)穿(chuan)孔(kong)頭高得(de)多，一(yi)般(ban)可(ke)達到80~100次。
擴孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)長度(du)取(qu)決(jue)于穿孔(kong)(kong)(kong)機的(de)結構(gou)形式(shi)，并且首先取(qu)決(jue)于穿孔(kong)(kong)(kong)桿和穿孔(kong)(kong)(kong)筒上(shang)平面之間的(de)距離(li)。如(ru)果其間隙(xi)大，為了減小(xiao)成形角度(du)，擴孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)可以做得比較(jiao)長。擴孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)成形角的(de)平均值一般等于15°~20°,而在最大的(de)擴孔(kong)(kong)(kong)程(cheng)度(du)時，可以達(da)到30°~32°.
穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭和擴孔(kong)頭必須具有良好的綜合力學性(xing)能(neng)，工作表面光潔圓滑(hua)，與穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿連接(jie)可靠(kao)，更換方(fang)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(cai)用倒錐的目的是為(wei)了(le)防(fang)止穿孔(kong)頭回程時刮切金屬或帶出空心坯。穿孔(kong)頭端(duan)面加工(gong)成凹面的目的，是為(wei)了(le)儲(chu)存潤滑劑，以(yi)使在(zai)整(zheng)個穿孔(kong)過程中，保持潤滑劑的連續(xu)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dc由擠壓工藝表得到，其長度l5一般為6~10mm。
由于擴孔錐至(zhi)工(gong)作(zuo)帶處的磨(mo)損最為嚴重，故(gu)該(gai)處采用圓滑過渡，其他尺寸同(tong)上。
c. 剪切環組件
剪切(qie)環(huan)組件包括(kuo)下支承桿、支承頭、剪切(qie)環(huan)和連(lian)接(jie)件等(deng)零部件。
支承頭(tou)和(he)剪(jian)切環的作(zuo)用是在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)過(guo)程中封閉穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)(tong)內襯的下(xia)端面(mian)，以減小穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)余料的高(gao)度，為空心坯下(xia)端面(mian)定形；在穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)結束時(shi)，剪(jian)切環還要剪(jian)斷穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)余料；支承桿(gan)最后將穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)空心坯從穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)筒(tong)(tong)內襯中推出。
在整(zheng)個穿孔過程中，支(zhi)承頭和剪(jian)切環(huan)(huan)的(de)上(shang)端(duan)面(mian)和加熱到高溫的(de)坯(pi)料相接觸，使其表面(mian)層金屬被加熱到650~700℃.使用過程中剪(jian)切環(huan)(huan)的(de)主要破壞形式是端(duan)面(mian)棱緣翹曲(qu)和焊瘤（圖2-27).
剪(jian)切(qie)環與穿孔(kong)頭或(huo)擴(kuo)孔(kong)頭之間(jian)的間(jian)隙不能過(guo)大，一般小于2mm.如果此間(jian)隙過(guo)大或(huo)剪(jian)切(qie)環過(guo)度(du)磨損(sun)，則會導致在剪(jian)切(qie)穿孔(kong)或(huo)擴(kuo)孔(kong)余(yu)料的過(guo)程中(zhong)，坯料前端內(nei)孔(kong)處(chu)產生飛邊(bian)缺陷，并易引起擠壓筒和擠壓模的損(sun)壞(huai)。
