在设计缩管机模具时，模具内孔尺寸与钢管目标直径的差值需综合考虑材料回弹、变形稳定性及表面质量等因素。结合行业实践和专利技术，以下为具体建议：

一、模具内孔尺寸设计

1. 冷缩量补偿模具内孔直径需比目标直径小0.5mm以补偿材料回弹（冷缩量）。例如，若目标缩径后内径为20mm，模具内孔应设计为19.5mm。这一数值基于金属材料在缩径后的弹性恢复特性，尤其适用于碳钢、不锈钢等常见管材。对于铝等软质材料，冷缩量可适当减少至0.3-0.4mm。

2. 缩径比例控制单次缩径比例建议控制在**10%-20%**之间。例如，直径25mm的钢管缩径至20mm（缩径20%）属于合理范围。若需更大缩径量，应采用多级缩径工艺，每级缩径不超过3%，逐级收缩以避免应力集中和褶皱。

二、减少楞（褶皱）的设计要点

1. 模具锥度优化采用20°左右的半锥角可平衡变形程度与稳定性。例如，缩径模具的圆台状孔道锥角应控制在18°-22°之间，避免过大锥角导致材料过度拉伸或过小锥角引起变形不均。

2. 多级缩径与精密控制  

  - 分阶段缩径：通过3-4级缩径模具逐步减小直径，每级缩径量递减（如首级3%，末级1%），结合闭环控制系统将尺寸误差控制在±0.05mm以内。  

  - 芯轴支撑：在变形区内部设置可调芯棒，限制管材内壁变形，减少失稳起皱风险。例如，芯棒直径需与缩径后内径匹配，并带有0.5°拔模斜度以利脱模。

3. 表面处理与润滑  

  - 模具抛光：内孔表面粗糙度需达到Ra≤0.8μm（SPI D-1级标准），通过镜面抛光或镀硬铬工艺降低摩擦阻力，避免材料拖拽产生楞纹。  

  - 润滑系统：采用油性润滑剂或二硫化钼涂层，在缩径过程中持续润滑模具与管材接触面，减少摩擦生热和表面损伤。

三、模具结构与工艺参数

1. 模具组合设计采用“外径模具+内孔芯子”的复合结构：  

  - 外径模具内壁直径比管材原直径大0.5mm，限制外壁变形以保持外径稳定。  

  - 内孔芯子采用锥台形设计（单边锥度0.5°），通过轴向挤压迫使管材内壁均匀收缩，避免局部应力集中。

2. 工艺参数匹配  

  - 进给速度：旋轮轴向进给速度与主轴转速比值控制在0.4-1.0mm/r，避免过快进给导致材料撕裂。  

  - 压力控制：液压系统压力建议设置为140-175bar，根据管材壁厚动态调整，防止压力不足导致变形不充分或压力过大引发褶皱。

四、典型案例参考

1. 碳钢钢管缩径  

  - 原管直径：25mm  

  - 目标直径：20mm（缩径20%）  

  - 模具内孔：19.5mm（冷缩量0.5mm）  

  - 工艺：分两级缩径（首级缩径10%至22.5mm，末级缩径11.1%至20mm），每级模具锥角20°，表面抛光至Ra≤0.8μm。

2. 不锈钢管精密缩径  

  - 原管直径：12mm  

  - 目标直径：10mm（缩径16.7%）  

  - 模具内孔：9.5mm  

  - 工艺：采用三级缩径（每级缩径5.6%），配合芯轴支撑和闭环控制，最终缩径后内径误差≤±0.03mm。

五、注意事项

1. 材料特性适配对于高强度合金钢或厚壁管材，需通过有限元模拟分析应力分布，必要时增加热处理工序消除内应力。

2. 模具维护定期检查模具磨损情况，尤其是内孔表面，及时进行抛光或镀层修复以保持精度。建议每加工5000件后对模具进行全面检测。

通过上述设计，可在保证缩径精度的同时显著减少楞纹，满足汽车零部件、管道连接等领域的高质量需求。实际应用中，建议先进行小批量试模，根据管材回弹数据微调模具尺寸。