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丝锥是内螺纹加工的常用刀具。攻丝过程是一种半封闭、多切削刃成型切削,加工条件恶劣。因此,丝锥使用寿命较短,切削效率低下。随着对攻丝工艺的不断研究,丝锥的类型也越来越多。本文以M6小直径螺旋槽丝锥为研究对象,对螺旋槽丝锥的结构进行优化设计和有限元分析。螺旋槽丝锥攻丝扭矩较小、排屑顺畅,刀具使用寿命长,加工效率高,故适合于在延展性好或韧性材料上进行通孔、盲孔、深孔的螺纹加工。但是螺旋槽丝锥结构复杂,文献检索表明:目前传统的设计方法不能对其刚度、强度以及应力等进行精确的分析,对螺旋槽丝锥攻丝工艺的研究相对较少。通过优化设计及有限元分析来设计螺旋槽丝锥,研究螺旋槽丝锥几何参数对切削性能的影响。对丝锥结构优化设计,提高螺旋槽丝锥的使用寿命。本文研究的螺旋槽丝锥材料为含钴高速钢HSS/Co.PM-ASP2030,工件材料为合金结构钢AISI-4130,论文的主要研究内容如下:(1)根据螺旋槽丝锥的结构特点和攻丝成型原理,分析了攻丝过程中螺旋槽丝锥的受力特性,推导了螺旋槽丝锥攻丝扭矩的公式。(2)以最小攻丝扭矩为目标函数,分析了螺旋槽丝锥几何参数对切削性能的影响,用Matlab中的fmincon()函数对螺旋槽丝锥的几何参数进行优化设计,得到螺旋槽丝锥几何参数的最优值。(3)根据螺旋槽丝锥的结构特征和最优的几何参数,用Solidworks建立了螺旋槽丝锥的三维模型,通过Solidworks中的有限元分析插件Simulation对螺旋槽丝锥进行静态力学的有限元分析,研究螺旋槽丝锥应力、应变的分布情况,确定螺旋槽丝锥几何参数优化的正确性。(4)通过AdvantEdge FEM有限元分析软件仿真模拟了螺旋槽丝锥攻丝过程,通过攻丝试验的扭矩和切屑来验证模型的有效性,建立多因素正交切削试验,分析螺旋槽丝锥几何参数对切削力的影响,并验证了优化设计得到的几何参数为最优组合。攻丝是螺纹加工的关键工序和制约零件精度的瓶颈,采用物理学、切削理论、数值模拟和仿真试验等技术对螺旋槽丝锥结构进行优化设计与有限元分析,可以了解螺旋槽丝锥的几何参数对切削性能的影响,为螺旋槽丝锥的设计提供理论依据,优化攻丝工艺过程,提高螺旋槽丝锥的使用寿命,为生产实际提供理论指导。