穿孔机穿孔是生产无缝钢管的第一道变形工序,故穿孔工艺的优劣直接影响着毛管乃至成品管的质量。由于穿孔变形过程颇为复杂,受力情况很难得到准确分析,实际工作中,人们往往依靠经验或借鉴同类机组来选取穿孔过程的参数,所以很难较准确地把若干个参数调整好,进而也很难确保穿孔过程能够处于最佳状态。所以,如何能够较准确地选取穿孔机穿孔工艺参数组合进而改进和优化穿孔工艺,为穿孔机性能的发挥创造最佳条件就具有非常重要的理论价值及实践意义。本文首先以某钢管厂一具有代表性的锥形辊穿孔机的实际尺寸为参照,运用三维软件Pro/Engineer对该穿孔机建立几何模型,采用正交试验法排列多种工况的数值模拟方案,通过DEFORM-3D软件对每种工况建立穿孔过程的三维刚塑性有限元模型,并进行有限元模拟仿真;其次本文研究了锥形辊穿孔机工艺参数(顶伸量、辗轧角、送进角、导距)分别对毛管外径、壁厚、椭圆度,以及轧制力、轧制力矩、顶头轴向力的影响规律,并分析各参数影响力的显著性顺序;然后依据影响规律,利用正交优化方法获得最优工艺参数组合方案,达到优化穿孔工艺的目的;最后运用优化方案对穿孔机穿孔过程进行有限元模拟,分析了轧件在穿孔过程中的金属流动规律,应力、应变的分布,以及穿孔机轧制力、轧制力矩的变化规律。与生产实际相比,有限元模拟较为准确,优化结果较为理想,对穿孔机的设计、工艺参数的选取以及现场生产具有较大的指导价值。