内容屑丝锥主要用于重型机械中机座、缸体、压力腔等零件的大直径螺纹孔加工,由于内容屑丝锥切削部分的特殊结构,在实际使用过程中经常出现诸如切削爪折断、螺纹质量不高等问题。而由于内容屑丝锥结构设计不合理造成其强度达不到要求是产生这些问题的一个关键因素。对于内容屑丝锥来说,其容屑腔直径和切削爪数是影响内容屑丝锥切削爪强度的两个关键参数。为了保证较好的容屑效果以及加工精度,应采用大的容屑腔直径和较多的切削爪数,但是容屑腔直径和爪数的增加必然使切削爪变得单薄而容易折断。对于具体应该如何确定内容屑丝锥容屑腔直径和爪数,现有资料中没有给出具体的计算方法,国内多数生产厂家也多是采用经验数据或仿制国外丝锥。为了弄清楚容屑腔直径与爪数之间的关系,就需要对内容屑丝锥的切削爪数与容屑腔直径进行相应的优化设计。本文首先通过选取一定的内容屑丝锥几何参数,使用经验扭矩公式计算了内容屑丝锥攻丝过程中切削刃所受的切削力,通过内容屑丝锥切削爪在攻丝过程所受切削力下的变形分析,推导出切削爪的变形方程及其最大应力方程。再根据内容屑丝锥螺纹精度要求以及内容屑丝锥的强度要求,用优化方法建立起优化目标函数。通过编制的优化程序进行优化运算后得到丝锥在具体爪数下所允许采用的最大容屑腔直径以及计算出此时丝锥切削爪产生的最大挠度值及危险截面最大应力值。然后,根据程序优化出的参数建立起内容屑丝锥的三维SolidWorks模型实例,并将模型导入Ansys Workbench中进行分析验证。由于丝锥每爪实际切削负载并不相同,本文按丝锥切削爪上每齿实际切削面积对切削力进行了合理分配,同时鉴于有限元软件在施加载荷上的局限性,本文对内容屑丝锥切削爪上每齿的切削力进行了转换。最后本文通过Ansys workbench的模拟求解,验证了本文中提出优化方式的准确性。在本文的最后还使用ANSYS软件对内容屑丝锥的局部参数进行了优化设计,有效降低了丝锥危险截面的最大应力,提高了内容屑丝锥的使用寿命,对内容屑丝锥的设计制造有一定的指导意义。通过本文可以看出,采用合理的加载方式及切削力计算方式,通过这种方法进行内容屑丝锥的结构优化是合理并且可行的。