高速冷打成形技术是利用金属塑性成形的特点,采用高速运动的工具对工件毛坯进行冲压和打击来强迫金属流动,从而形成零件廓形的一种近净成形加工方法。丝杠冷打是在工具和丝杠高速相对运动中,以高速断续的方式击打丝杠轴坯,使丝杆轴坯局部塑性变形形成丝杠螺纹的一种无屑塑性成形技术。本文研究丝杠冷打成形过程的运动关系和金属变形规律,从而形成一种无切屑、高效率、高质量的绿色制造技术。论文分析了基于往复冲击和高速旋转两种丝杠冷打成形的方法和原理,建立了丝杠冷打运动系统及几何模型,分析了丝杠冷打的原理及运动关系,针对不同形式的成形过程和运动特点,建立了工具与工件之间的传动关系式,以此为基础,分析了工具工作部分的结构形式,给出了工具轮廓的数学表达式。建立丝杠冷打运动的三维实体模型,采用ABAQUS有限元分析软件,对成形过程进行了数值模拟,获得了丝杠成形过程不同时刻的应力、应变分布,研究了应力、应变随时间的变化过程、变化规律以及摩擦对丝杠冷打成形的影响。仿真分析了丝杠冷打过程的金属流动状态,得到了丝杠不同成形的点的金属流向和变形特点以及应变大小。以应力波理论为基础,建立了丝杠冷打过程的应力波模型,获得了应力波的波速,为揭示冷打成形的机理提供了一种新的思路。基于模态分析方法,建立了丝杠模态分析的有限元模型,仿真研究了丝杠的振动特性,获得了丝杠前十阶模态的频率和振型,这对冷打成形设备设计及工艺参数选择、避免成形过程振动有很好的参考意义。设计完成了两种丝杠冷打成形实验装置,以铜和铝为工件材料进行了丝杠滚打试验,对成形试件进行了结构形状和尺寸进行检测,并分析了成形部分的金相组织变化和金属流动状态,获得了和理论仿真较吻合的实验结果,表明高速冷打成形技术可以很好实现丝杠的近净加工。