压力计算
公式应用：根据钢管承压能力公式，压力 = (壁厚 ×2× 钢管材质抗拉强度) / (外径 × 系数) 。对于铜管，我们可类比此公式进行估算。已知铜管壁厚 30mm，原始外径 120mm，缩颈后外径 50mm 。通常紫铜的抗拉强度约为 200MPa - 300MPa，我们取中间值 250MPa 进行计算。在缩径过程中，由于压力较大，可先假设系数为 4（当压力较高时取值）。
计算过程：将数据代入公式，可得压力 P = (30×2×250) / (120×4) ≈ 31.25MPa 。但实际加工中，考虑到铜管材质特性、缩径过程中的冷作硬化以及模具与管材的摩擦等因素，实际所需压力可能会高于此计算值，预估在 35 - 45MPa 左右。
设备选择
现有设备压力范围：目前市面上一些大型缩管机，如部分专为厚壁钢管设计的设备，其工作压力可达 30 - 50MPa 。以某些采用强化液压系统的大型缩管机为例，通过优化液压泵组、选用高压柱塞泵等方式，能够输出高压力以满足大口径厚壁管材的缩径需求。像一些应用于石油管道加工的缩管机，可对直径 300mm、壁厚 12mm 的合金钢管进行缩径，其工作压力稳定在 40MPa 左右，所以对于上述铜管的缩颈加工，在压力上是具备可行性的。
适用机型选择：可选用具有大吨位压力输出且具备良好压力调控能力的液压式缩管机。例如，一些四柱式框架结构的大型缩管机，这种结构能有效分散高压作业时的应力，保证设备在高压力下稳定运行。其主油缸通常采用大直径柱塞缸，配合高性能的液压泵站，可输出强大且稳定的压力流，满足铜管缩颈所需的压力要求。同时，这类机型往往配备先进的压力传感器和控制系统，能够精确调节和监控压力输出，确保缩颈过程的稳定性和精度。
设计要点
液压系统设计：
高压泵选择：为实现 35 - 45MPa 的压力输出，需配备额定压力在 60MPa 以上的高压柱塞泵。例如，某些进口品牌的轴向柱塞泵，其额定压力可达 70MPa，排量可根据设备整体功率和工作效率要求进行选择，能够稳定地为系统提供高压油液。
油路设计：采用集成式油路块设计，减少管路连接，降低泄漏风险。在主油路中设置蓄能器，当瞬间压力需求增大时，蓄能器可快速释放能量，补充油液，保证压力的稳定性，避免因压力波动导致缩颈质量问题。同时，安装高精度的溢流阀，用于设定和限制系统最高压力，防止压力过高损坏设备。
模具设计：
材质选择：鉴于铜管硬度相对较低但缩径过程中对模具磨损依然较大，模具可选用 Cr12MoV 合金工具钢。这种钢材经淬火和回火处理后，硬度可达 HRC58 - 62，具有良好的耐磨性和韧性，能够承受缩管过程中的高压和摩擦力，保证模具使用寿命。
结构设计：模具采用分体式结构，便于安装、拆卸和更换易损部件。缩颈模具的内径需根据缩颈后 50mm 的尺寸精确设计，同时考虑一定的脱模斜度，一般为 1° - 3°，方便加工后的铜管顺利脱模。模具内部表面进行抛光处理，粗糙度达到 Ra≤0.8μm，以减少铜管与模具之间的摩擦，降低表面划伤风险，保证缩颈后的铜管表面质量。
- 管材旋转及定位设计：
旋转机构：由于铜管壁厚较厚，为保证缩颈均匀性，需配备管材旋转机构。可采用电机带动齿轮传动的方式，使铜管在缩颈过程中缓慢旋转。电机通过变频器控制转速，可根据实际加工情况调整，一般转速控制在 5 - 15 转 / 分钟。在旋转过程中，保证铜管的同心度，避免因偏心导致缩颈不均匀。
定位装置：设计高精度的管材定位装置，确保铜管每次装夹位置一致。采用可调节的 V 型块或定心夹头，能够适应不同外径尺寸的铜管装夹需求。在缩颈前，通过定位装置精确调整铜管的轴向位置，保证缩颈部位准确无误。同时，在缩颈过程中，定位装置需具备足够的夹紧力，防止铜管在高压作用下发生位移。