行星轮作为运载机械中传递运动和载荷的旋转组件,在载重汽车、工程机械行业广泛使用。行星轮是一种大模数(m=4)、高厚度(h=60mm)直齿圆柱齿轮,目前此类齿轮还没有精锻生产先例。本文制定了大模数直齿轮热锻预成形—冷挤压成形—冷精整终成形的联合成形新工艺方案,并对成形过程进行了模拟分析和试验研究,为大模数直齿轮成形工艺实际应用提供了理论指导。本文基于Deform-3D,对直齿圆柱齿轮热锻预成形、冷挤压、冷精整各个工步进行了模拟研究。通过数值模拟及参数优化,得到了热锻预成形最佳齿形轮廓和始锻温度。通过对冷挤压工步成形过程数值模拟,分析了挤压径向入模角和轴向入模角对齿形充满、等效应力分布、成形力的影响,得到了最佳挤压径向入模角和轴向入模角分别为120°和180°。基于中空分流成形原理,采用数值模拟分析了冷精整中心孔直径、精整量和回弹量对齿形充满、等效应力、成形力的影响,分别得到了经过优化的冷精整坯料中心孔直径为φ18,精整量为0.8mm。通过数值模拟确定的工艺参数,为试验模具设计提供了可靠的依据,工艺试验的开展验证了数值模拟工艺方案的合理性,获得了满足图纸要求的直齿轮试验样件本文通过系统研究得到了大模数直齿轮各个成形工步变形规律,提出了技术上可行的成形工艺,即热锻预成形—冷挤压成形—冷精整联合成形,这种工艺可以实现大模数、高厚度直齿圆柱齿轮的锻造成形并获得理想的尺寸精度。研究成果对大模数、高厚度直齿轮精锻生产具有重要的理论指导意义。