铝合金螺纹挤压加工载荷仿真及刀具参数优化*

王建文，李 超，徐兴伟，文 亮，安庆龙，陈 明

(1.上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240；2.上海交大智邦科技有限公司，上海 201306)

0 引言

螺纹挤压成型工艺作为一种先进的螺纹制造技术，在实现工件螺纹高效率、高精度加工的同时，能够对工件螺纹进行疲劳性能强化，即抗疲劳制造，显著提升工件螺纹机械连接强度，被广泛应用至飞机、高铁、汽车发动机等需承受变载荷、高负载条件工况的装备关键部件螺纹制造过程中[1-3]。金属螺纹挤压加工的原理是应用专用刀具——挤压丝锥对工件预制底孔部分材料进行多次挤压，使材料沿着丝锥刀齿发生塑性流动，变形为预期形状的内螺纹，本质为金属塑性成型过程。由于螺纹挤压成型过程不破坏材料表面组织纤维，螺纹加工表面完整性高，螺纹根部形成残余压应力层，大大提升了螺纹的抗疲劳性能；同时，挤压成型加工速度高，生产效率高，被广泛应用于现代制造业中[4-5]。

目前针对螺纹挤压成型工艺的研究，国内外学者普遍采用加工实验研究和数值模拟方法对螺纹挤压成型工艺过程载荷和加工表面质量影响因素进行分析。文献[1,3,5-6]针对飞机起落架所用的Q460高强钢进行了螺纹挤压加工试验研究，分析润滑液、工件底孔直径、挤压速度与挤压次数等工艺参数条件对挤压扭矩与挤压温度的影响；并分析了挤压成型螺纹在显微硬度、残余应力、表面组织等表面质量指标的提升。文献[4]通过Deform-3D进行丝锥单齿对1018钢的螺纹挤压成型仿真，结合实验验证分析了刀具结构和润滑参数对螺纹成型结果的影响。……