直齿锥齿轮精密锻造是指对齿轮锻造成形后,略作修整或不再修整即可达到齿轮精度要求的成形技术,即技术通过模具锻压的方式对齿轮进行加工,既可以防止金属纤维被切断,保证了工件的力学性能,又能节省材料并提高生产效率。近年来,随着汽车及农用机械产量逐年增加,其传动部件齿轮的需求量也越来越大。企业在市场中的竞争也日趋激烈,由于齿轮精密锻造技术既能提高生产效率,又能节省材料,因此齿轮精密锻造技术得到了大规模使用。但该技术与铣削加工相比,存在精度较低、有飞边产生等问题。在企业的实际生产中,普遍采用锻造与铣削相结合的工艺进行加工,即:先精密锻造成形加工后,再铣削修整使工件达到精度要求。但是由于铣削加工耗时较长,因此,齿轮的生产周期依旧较长。针对以上问题,国内外学者运用仿真软件对齿轮齿形过程及模具做了相关研究,但成形因素对齿轮的影响、温度对模具磨损的影响和模具精确设计方面尚待研究。本文选取直齿锥齿轮作为研究对象,使用UG建立直齿锥齿轮的三维模型;根据一步成形工艺中的精密锻造技术要求以及直齿锥齿轮零件图,设计出该型号直齿锥齿轮所对应的精密锻造模具;在金属成形理论基础及Archard磨损模型上,研究高温对硬度的影响;分析金属成形过程中,对金属成形抗力较大的因素,根据每个因素的特点选取水平值,设计正交模拟方案;运用金属成形仿真软件DEFORM-3D,对研究对象进行有限元仿真,通过正交模拟仿真确定工件成形的最优加工参数。基于最佳成形参数基础上的仿真结果分析,找出成形过程中的金属成形抗力和金属流动性之间的对应规律;通过对直齿锥齿轮成形抗力和金属流动对应规律的分析,对一步成形工艺调整,设计无飞边加工的多步成形工艺;根据设计的多步成形工艺,设计不同成形过程对应的模具;基于金属直齿锥齿轮成形过程中的最优加工参数,在多步成形的工艺流程下,对直齿锥齿轮成形进行有限元仿真分析,验证多步成形工艺的可行性;通过对直齿锥齿轮分步成形分析,依据工件和模具的有限元分析结果,将模具回弹和工件表面坐标变化补偿到对应模具中,设计出精确的模具;依据设计的多步成形加工工艺,运用精确设计的模具对直齿锥齿轮进行试验。研究结果表明,所设计的多步成形工艺,可以解决齿轮精密锻造过程中产生的飞边问题,并且只通过精密锻造即可达到直齿锥齿轮精度要求;此工艺中各阶段配套的模具与一步成形相比,磨损量及累计磨损率明显降低,模具寿命明显提高。所加工的直齿锥齿轮经过测量,达到了设计精度要求。目前多步成形工艺在盐城金刚星精密锻造有限公司得到良好的应用。