随着表面微沟槽结构的功能特性被科学研究所证实,其潜在的应用前景引起了各界广泛的关注,因此也促进了微沟槽加工技术的迅速发展。目前,微沟槽加工技术还很难同时满足低成本、大批量和高质量的生产要求。本文提出一种加工表面微沟槽结构的新方法,是耦合切削技术和塑性成形技术而成的新型成形工艺:挤压-切削。该技术是将所需的微沟槽结构复制到挤压块上,然后将切削的平板状带材挤压到复合刀具的微沟槽通道里面,经切削刀具和挤压块的复合作用,最终形成表面具有一定结构、尺寸微沟槽的带材。本文建立了表面微沟槽结构成形的有限元模型,分析了挤压-切削成形机理;设计出了挤压-切削复合刀具装置,并进行表面微沟槽结构带材的加工实验,验证了该成形工艺的可行性;研究了沟槽结构、切削挤压比、切削前角、挤压块拐角半径、刀具带材间摩擦系数及成形材料种类等关键参数对各形变参数(等效应力、温度、成形力等)及成形效果的影响规律;对比分析成形的有限元模拟结果和实验结果,探明挤压-切削成形工艺的优化方向及应用范围。本文的主要研究内容如下:(1)根据加工过程中成形力的变化,可以将成形过程分为四个阶段:初始切入阶段、挤压成形阶段、稳定成形阶段和成形结束阶段。随着切削带材在复合刀具微沟槽通道里的不断积累受压,成形力达到最大值,成形效果也达到极限。结果表明:表面微沟槽带材出口端的成形高度小于入口端的成形高度。(2)在挤压-切削的稳定成形阶段,分析不同关键参数下成形沟槽底部和侧壁的等效应力及温度、沟槽的成形高度及成形转化率。结果表明:沟槽结构侧壁倾斜角度、沟槽底部空间、切削挤压比、切削前角、挤压块拐角半径及刀具带材间摩擦系数对挤压-切削变形区等效应力、温度及微沟槽结构的成形效果均具有明显的影响。(3)对比成形工艺的实验结果和有限元模拟结果,校核有限元模拟参数,得到了可靠性高、可以指导实际加工表面沟槽结构翅片的理论模型。只要选择合适的挤压-切削工艺参数,便能制得成形效果较好的表面微沟槽结构翅片,有利于提高其在工业领域上的直接应用价值。