随着轨道交通行业的快速发展，机车传动齿轮作为机车上重要的部件，其需求量必然会随之大规模增加。机车齿轮是通过齿轮坯直接加工而成的，所以齿轮坯质量的好坏直接影响到齿轮的性能。机车齿轮坯是一种复杂的模锻件，其成形难度非常大，而且对其质量要求特别高。在机车齿轮坯成形过程中，常见的问题有填充不足、载荷过大和材料利用率低等，因此如何改进机车齿轮坯锻件的成形工艺，使生产出满足质量要求的锻件就显得非常重要。预成形作为实现复杂锻件成形的一个重要工序，其形状对终锻件的质量具有直接影响。　　本文以江苏某锻造企业生产的某型号机车齿轮坯作为研究对象，采用有限元Deform-3D软件对齿轮坯的成形过程进行模拟，重点分析了齿轮坯模锻成形过程中的坯料流动情况和模具载荷曲线。并采用黄金分割法，分析了镦粗后直径对成形载荷的影响，并总结镦粗后直径在536mm＜D镦＜586mm范围内齿轮坯锻造过程最大成形力的变化规律，得出了比较合适的镦粗直径，使最大锻造成形力得到有效降低。　　针对齿轮坯在成形过程中出现的填充不足和材料利用率过低等问题，以锻件未充填体积作为优化目标，提出两种方案对齿轮坯预成形形状进行优化，方案一:预成形时，上模和下模形状同时作为优化对象;方案二:预成形时，下模为平砧，仅以上模的形状为优化对象，分别得到了波浪形和上凹形两种预成形形状。采用DEFORM-3D对波浪形和上凹形两种预成形方案以及优化前原方案齿轮坯的成形过程进行模拟，根据模拟结果，综合比较分析填充效果、金属流动速度场和模具所受应力情况。通过分析可知，提出的两种优化方案均能在提高材料利用率的前提下有效改善终锻件的填充效果。最后，对其中的一种优化方案进行了相关模具设计，完成了生产验证，有限元优化模拟结果与实际生产结果一致。　　本课题结合了齿轮坯工艺制定、有限元基础理论、数值模拟技术和预成形优化设计技术，达到了缩短新产品工艺研发周期、改进齿轮坯成形工艺、节约设计成本和生产成本等目的。研究结果对实际生产具有非常重要的理论指导意义，并对齿轮类锻件的工艺设计以及相关预成形的优化提供了理论指导和实践依据。