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(kong)筒
當不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(yi)般穿孔(kong)筒的(de)內襯(chen)(chen)與外(wai)套(tao)之(zhi)間以1.0%~1.5%的(de)錐度相(xiang)配合，而(er)內襯(chen)(chen)的(de)內孔(kong)也制成約有1%~3%的(de)錐度，這樣使取(qu)出坯料時能比較順利地頂出。
另外，穿孔筒內襯的內表面光(guang)潔度要(yao)求比較高，熱處(chu)理后要(yao)進行磨(mo)削。其熱處(chu)理后的硬度約為HRC42~45,以提(ti)高其耐磨(mo)性。
穿(chuan)孔筒的內(nei)襯采用和擠壓筒內(nei)襯相(xiang)同的材料制造，如(ru)5CrW2Si或(huo)Ni11.一般穿(chuan)孔筒內(nei)襯的使(shi)用壽命大約(yue)為1000~3000次。
從(cong)穿(chuan)孔筒(tong)內(nei)襯的工作(zuo)(zuo)條(tiao)件來考(kao)量，采用具有雙穿(chuan)孔筒(tong)旋轉輪換工作(zuo)(zuo)結構的穿(chuan)孔機最為合適。
原因為除了能(neng)使(shi)穿(chuan)孔筒得到及時(shi)而充分的冷卻之外(wai)，輪流(liu)使(shi)用的穿(chuan)孔筒有(you)利(li)于內襯(chen)很好地(di)清除玻璃潤(run)滑劑殘渣，提高內襯(chen)的使(shi)用壽(shou)命。
二、鐓粗桿和穿孔桿
1. 鐓粗(cu)桿和穿孔(kong)桿的結構(gou)
鐓粗桿在(zai)結構上，上端用(yong)(yong)銷子或夾緊裝(zhuang)置(zhi)固定在(zai)鐓粗梁(liang)上，下(xia)端用(yong)(yong)螺紋連接鐓粗頭（圖7-52),其(qi)內孔(kong)設(she)有(you)導向滑槽與穿(chuan)孔(kong)桿相配合(he)。
鐓(dui)粗(cu)(cu)桿的外徑比穿(chuan)(chuan)孔筒小10~30mm,而內徑比穿(chuan)(chuan)孔桿大5~25mm.但(dan)考慮到鐓(dui)粗(cu)(cu)桿的共用性(xing)，可在保證強度的條件下超出上述范圍。
鐓粗桿的(de)長度(du)應根(gen)據(ju)穿孔筒的(de)長度(du)和生產最短(duan)的(de)坯料(liao)長度(du)來決定(ding)。
根據(ju)穿(chuan)孔(kong)桿(gan)和穿(chuan)孔(kong)頭(tou)(tou)的規格，可(ke)以更換鐓(dui)粗頭(tou)(tou)，以擴大鐓(dui)粗桿(gan)的使用(yong)范圍(wei)，鐓(dui)粗頭(tou)(tou)的外徑(jing)與(yu)穿(chuan)孔(kong)筒的內徑(jing)之間間隙(xi)要小(xiao)，約比穿(chuan)孔(kong)筒的小(xiao)頭(tou)(tou)直徑(jing)小(xiao)0.5~1.5mm,其內孔(kong)帶有花鍵式導向(xiang)槽。
2. 穿孔桿(gan)的(de)穩定性強度校核
立式穿(chuan)孔(kong)機的穿(chuan)孔(kong)桿作為連(lian)(lian)桿，連(lian)(lian)接(jie)穿(chuan)孔(kong)頭及(ji)芯棒(bang)支(zhi)承，穿(chuan)孔(kong)并不和變形(xing)屬直接(jie)接(jie)觸(chu)。在穿(chuan)孔(kong)過(guo)程中(zhong)，穿(chuan)孔(kong)桿連(lian)(lian)接(jie)并支(zhi)承著穿(chuan)孔(kong)頭及(ji)擴孔(kong)頭。一般穿(chuan)孔(kong)桿的直徑(jing)比(bi)穿(chuan)孔(kong)頭工作帶(dai)的直徑(jing)小10~30mm.穿(chuan)孔(kong)桿的長度(du)取決于穿(chuan)孔(kong)筒的長度(du)。
由于在不銹鋼(gang)管穿孔(kong)時穿孔(kong)桿承(cheng)受壓縮(suo)應(ying)力，且因穿孔(kong)桿的(de)長(chang)(chang)度較(jiao)長(chang)(chang)，工作時上端相當于固定。因此，其彎曲的(de)危險性要比(bi)壓縮(suo)變形的(de)危險性更大。
所以，穿孔桿的(de)強度校核(he)是按照壓桿穩定的(de)方(fang)法來計算(suan)。
穿孔桿上(shang)所承受(shou)的應力(li)為：
3. 穿孔頭和擴孔頭
a. 穿孔頭和擴孔頭的(de)結構
在(zai)立式穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)機對(dui)實心(xin)坯(pi)料進(jin)行穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)時，采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)，需(xu)用(yong)(yong)(yong)(yong)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)；而(er)對(dui)帶預鉆孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)的空心(xin)坯(pi)料進(jin)行擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)時，采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)，則(ze)需(xu)用(yong)(yong)(yong)(yong)擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)。在(zai)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)穿(chuan)（擴）孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)時，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)和(he)擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)都(dou)安裝在(zai)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)桿上(shang)。對(dui)于穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)機的工(gong)模具而(er)言(yan)，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的工(gong)作條(tiao)件最(zui)為嚴酷，受到最(zui)為強(qiang)烈(lie)的磨損；而(er)擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的工(gong)作條(tiao)件相對(dui)會好一(yi)些。因此(ci)，擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的使用(yong)(yong)(yong)(yong)壽(shou)命(ming)(ming)要比(bi)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)長。一(yi)般在(zai)生(sheng)產(chan)不銹鋼管時，穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的使用(yong)(yong)(yong)(yong)壽(shou)命(ming)(ming)不超(chao)過30~40次／只(zhi)(zhi)，而(er)擴孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的使用(yong)(yong)(yong)(yong)壽(shou)命(ming)(ming)可(ke)以達到80~100次／只(zhi)(zhi)（材質(zhi)為3Cr2W8V).
另外(wai)，穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)(tou)工作表面的不(bu)均(jun)勻磨(mo)損(sun)，將(jiang)引起穿(chuan)(chuan)(chuan)孔后空(kong)心坯的壁厚不(bu)均(jun)。穿(chuan)(chuan)(chuan)孔時(shi)，將(jiang)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)(tou)輪流安裝(zhuang)在穿(chuan)(chuan)(chuan)孔桿上，由10~15穿(chuan)(chuan)(chuan)孔頭(tou)(tou)組成為一組，循(xun)環輪流使(shi)用的效(xiao)果最好。
圖(tu)7-53所示為(wei)立式穿(chuan)孔(kong)機的穿(chuan)孔(kong)頭和擴孔(kong)頭。穿(chuan)孔(kong)頭既可使用有柄的（圖(tu)7-53(a)),也(ye)可以使用無柄平端面(mian)的（圖(tu)7-53(b)).這種固定方法，可以允許穿(chuan)孔(kong)頭冷卻，檢查或更換，不(bu)占穿(chuan)孔(kong)的周期時(shi)間。
穿(chuan)孔頭與穿(chuan)孔坯料的接觸端面(mian)被(bei)做成(cheng)帶(dai)有圓弧半(ban)徑的凹面(mian)，是為了保證在整個穿(chuan)孔周期中，玻璃滑劑能(neng)夠均勻地進入變形區。
b. 穿孔頭和擴孔頭的設計(ji)
穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)和擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)(de)設(she)計數據來自(zi)于多年的(de)(de)實(shi)際技術(shu)工作經驗數據。穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)（圖(tu)7-54)和擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)（圖(tu)7-55)定徑(jing)(jing)帶的(de)(de)直徑(jing)(jing)，要根據產品的(de)(de)規格而定。由(you)于穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)和擴(kuo)(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)在穿(chuan)（擴(kuo)(kuo)(kuo)）孔(kong)(kong)過(guo)程中直接與變形金屬接觸，因此(ci)，其表面光潔度應達到7~8級，且倒角要圓滑(hua)。穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)下端的(de)(de)倒角半(ban)徑(jing)(jing)R應約為穿(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)直徑(jing)(jing)的(de)(de)10%~20%。
穿(chuan)孔(kong)頭上端過渡段(duan)的角(jiao)度不宜過大，以防止穿(chuan)孔(kong)頭回(hui)程時(shi)刮傷(shang)空(kong)心坯的內表面(mian)，其角(jiao)度一般為5°~25°.穿(chuan)孔(kong)筒和穿(chuan)孔(kong)頭較小時(shi)，采用較小值(zhi)。
擴(kuo)孔頭的(de)下錐頭直徑應等于(yu)坯料(liao)預鉆(zhan)孔的(de)直徑。
擴(kuo)孔(kong)頭(tou)的(de)成形錐角一般(ban)為30°~60°,太(tai)大時(shi)擴(kuo)孔(kong)坯的(de)內壁容易刮傷，且(qie)擴(kuo)孔(kong)開始時(shi)導向不好。其過(guo)渡段要平滑，以便使金屬流(liu)動均勻。
一般穿孔頭的(de)(de)直徑(jing)要(yao)比穿孔桿(gan)的(de)(de)直徑(jing)大10~30mm,但是有(you)時考慮(lv)到(dao)穿孔桿(gan)的(de)(de)共(gong)用性，而擴大這(zhe)一數(shu)值的(de)(de)范(fan)圍。
在(zai)穿(chuan)孔過(guo)程中(zhong)，穿(chuan)孔頭嚴酷(ku)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)條件，往(wang)往(wang)會使其工作(zuo)帶和沿外徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)棱緣，即(ji)側(ce)面(mian)連(lian)接(jie)端面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓(yuan)角半(ban)徑(jing)處，承受最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加熱和磨(mo)損。棱緣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)損引起穿(chuan)孔后空(kong)心(xin)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壁(bi)厚(hou)不(bu)(bu)(bu)均(jun)，導致擠(ji)壓鋼(gang)管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壁(bi)厚(hou)不(bu)(bu)(bu)均(jun)。為了(le)消除穿(chuan)孔頭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)均(jun)勻磨(mo)損，避免因此而引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔空(kong)心(xin)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壁(bi)厚(hou)不(bu)(bu)(bu)均(jun)，在(zai)現代的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔機上(shang)采用了(le)穿(chuan)孔桿(gan)和穿(chuan)孔芯棒(bang)運動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)套管系(xi)統(tong)，即(ji)在(zai)坯(pi)料經鐓粗(cu)后穿(chuan)孔桿(gan)不(bu)(bu)(bu)立(li)即(ji)返回，而是繼續(xu)壓在(zai)坯(pi)料上(shang)，這(zhe)樣(yang)可以(yi)使穿(chuan)孔頭精確地對(dui)準(zhun)坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)心(xin)，并且減小了(le)其自由長度。
采(cai)用(yong)帶圓(yuan)弧半(ban)徑的(de)凹面(mian)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)，實(shi)現(xian)了(le)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)桿和穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)對(dui)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)坯(pi)料的(de)附加定心，提高了(le)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后(hou)空心坯(pi)的(de)壁(bi)厚均勻度(du)。在(zai)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)過程中(zhong)，穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)處于最嚴酷的(de)工作條件，其工作帶和沿外徑的(de)棱(leng)緣，即側面(mian)和端面(mian)的(de)圓(yuan)角(jiao)半(ban)徑，承受最大(da)的(de)加熱和磨(mo)損(sun)。觀察經多次使(shi)用(yong)后(hou)的(de)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)，其棱(leng)緣的(de)磨(mo)損(sun)引(yin)起穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)空心坯(pi)壁(bi)厚不均，當出現(xian)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)(tou)棱(leng)緣的(de)單邊磨(mo)損(sun)時，危險性更(geng)大(da)。
穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)，包(bao)括螺紋固定的穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭在(zai)內，具有通(tong)過(guo)沿軸線鉆孔(kong)的冷卻水(shui)(shui)孔(kong)槽。穿(chuan)(chuan)孔(kong)時用水(shui)(shui)冷卻穿(chuan)(chuan)孔(kong)桿(gan)和穿(chuan)(chuan)孔(kong)頭。
采用(yong)(yong)組(zu)合(he)式的穿孔工模具，允許用(yong)(yong)低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)制作不受熱的零件，如(ru)采用(yong)(yong)5CrNiW、50CrVA鋼(gang)制造(zao)固定(ding)穿孔桿(gan)的夾具，用(yong)(yong)5CrNiW、5CrNiMo鋼(gang)制造(zao)穿孔桿(gan)，用(yong)(yong)高合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)和耐熱合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)制造(zao)穿孔頭。
擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)過程(cheng)中，擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)的錐形(xing)表面受(shou)到(dao)最劇烈(lie)的磨損(sun)，并逐漸形(xing)成劃道和凹陷。擴(kuo)(kuo)孔(kong)(kong)頭(tou)的工作(zuo)負(fu)荷(he)較穿孔(kong)(kong)頭(tou)要輕(qing)許多，因此其使用壽命比穿孔(kong)(kong)頭(tou)高得多，一般可達到(dao)80~100次。
擴(kuo)(kuo)孔頭的(de)長度(du)取決(jue)(jue)于(yu)穿(chuan)孔機的(de)結構形(xing)式，并且(qie)首先(xian)取決(jue)(jue)于(yu)穿(chuan)孔桿和(he)穿(chuan)孔筒上(shang)平(ping)面之間(jian)的(de)距(ju)離(li)。如果其(qi)間(jian)隙(xi)大(da)，為了減小成(cheng)形(xing)角(jiao)度(du)，擴(kuo)(kuo)孔頭可以(yi)做(zuo)得比較長。擴(kuo)(kuo)孔頭成(cheng)形(xing)角(jiao)的(de)平(ping)均值一般等(deng)于(yu)15°~20°,而在最(zui)大(da)的(de)擴(kuo)(kuo)孔程(cheng)度(du)時(shi)，可以(yi)達(da)到30°~32°.
穿孔(kong)頭和擴(kuo)孔(kong)頭必須具有良好的綜合力學性能，工作表(biao)面光(guang)潔圓滑，與穿孔(kong)桿連接可靠，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(yong)倒錐的目的是為了防止(zhi)穿(chuan)孔頭(tou)回(hui)程時(shi)刮切金屬或帶(dai)出空心坯。穿(chuan)孔頭(tou)端面加工成凹面的目的，是為了儲存(cun)潤滑(hua)劑，以使在整個穿(chuan)孔過程中，保(bao)持潤滑(hua)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dc由擠壓工藝表得到，其長度l5一般為6~10mm。
由于擴孔錐至工作帶(dai)處的磨損(sun)最為嚴(yan)重，故該處采(cai)用圓(yuan)滑(hua)過渡，其他尺寸同上。
c. 剪(jian)切(qie)環組件
剪切(qie)環組(zu)件(jian)(jian)包括下(xia)支(zhi)(zhi)承(cheng)桿(gan)、支(zhi)(zhi)承(cheng)頭、剪切(qie)環和連接件(jian)(jian)等零(ling)部件(jian)(jian)。
支承頭和(he)剪切環的作用是在穿(chuan)孔(kong)過(guo)程中封閉穿(chuan)孔(kong)筒內襯的下(xia)(xia)端面，以減(jian)小(xiao)穿(chuan)孔(kong)余(yu)料的高(gao)度(du)，為空心(xin)坯下(xia)(xia)端面定形；在穿(chuan)孔(kong)結(jie)束時，剪切環還(huan)要剪斷穿(chuan)孔(kong)余(yu)料；支承桿最后將穿(chuan)孔(kong)空心(xin)坯從穿(chuan)孔(kong)筒內襯中推出。
在整(zheng)個穿孔過程中(zhong)，支承頭和剪(jian)切環的上端(duan)面(mian)和加熱到高溫的坯料相(xiang)接觸(chu)，使(shi)其表面(mian)層金屬(shu)被(bei)加熱到650~700℃.使(shi)用過程中(zhong)剪(jian)切環的主要破壞形式是端(duan)面(mian)棱緣翹曲和焊瘤（圖2-27).
剪切環與穿孔頭或擴孔頭之間(jian)的間(jian)隙不能(neng)過大，一(yi)般(ban)小于2mm.如果(guo)此間(jian)隙過大或剪切環過度磨(mo)損(sun)，則會導(dao)致在剪切穿孔或擴孔余料(liao)的過程中，坯料(liao)前端內孔處(chu)產生飛(fei)邊(bian)缺陷(xian)，并(bing)易引(yin)起擠(ji)壓(ya)筒和(he)擠(ji)壓(ya)模的損(sun)壞(huai)。
