丝锥是一种常用的内螺纹加工刀具,丝锥结构复杂,传统刀具设计方法无法对丝锥强度、应力等方面进行准确分析,在丝锥设计过程中,由于参数繁多,研究人员需要对不同规格丝锥进行重新建模,导致设计效率低,制约了丝锥的研发速度。针对丝锥在设计制造时存在的问题,在对丝锥物理模型和几何结构参数深入研究的基础上,建立了丝锥的数学模型和力学模型,对丝锥的参数化实体建模和几何参数优化进行了研究。首先,论文在螺旋槽丝锥几何结构分析的基础上,参照典型回转类刀具刃线建模方法,建立了丝锥柱面、锥面上等导程螺旋线和退刀槽扫描线数学方程,分析了丝锥端面截形中各线段的几何意义,并对各条线段进行关系约束,建立了端面截形的数学模型。其次,从丝锥数学模型着手,基于微分思想,在研究斜角切削机理的基础上,建立了丝锥切削力预测模型,分析研究了各结构参数变量对丝锥切削性能的影响,提取出了丝锥的重要几何结构参数,对丝锥结构和端面截形进行了优化。然后,以UG三维设计软件为支撑平台,结合UG/Open工具、COM组件和数据库等技术,在对程序进行编译连接之后,开发建立了螺旋槽丝锥的参数化建模系统,提高了刀具研发速度,为后续模拟仿真打下了基础。最终,以丝锥前角、锥角、螺旋角和转速为试验因素,设计了单因素仿真试验和正交组合仿真试验方案,将生成的丝锥三维模型导入有限元软件中,对丝锥进行了模拟切削,得到了扭矩仿真数据,根据仿真结果分析了各参数对丝锥攻丝扭矩的影响,利用非线性回归技术建立了丝锥扭矩的回归方程。以回归方程中最小扭矩为目标,利用遗传算法对丝锥角度参数进行了优化。并对丝锥进行了静态和模态分析,验证了优化后丝锥结构的合理性。结果表明建立的丝锥数学及切削力模型,对研究丝锥切削机理有重要参考价值。提出的丝锥三维参数化建模及结构优化方法,为企业提供了新的技术指导方法,提高了企业生产效率,减少了刀具材料的浪费。