机床加工过程中，工装夹具是影响生产效率和产品质量的重要因素。本文基于Y3150E滚齿机加工面齿轮的原理性试验工装，针对其无法完成金属材质面齿轮加工的问题，进行分析改进，并最终完成了金属材质面齿轮的加工。首先，分析滚切面齿轮的切削力。根据加工方式建立滚切面齿轮的空间坐标系，通过滚切原理推导出滚切力的理论公式；借助MATLAB及经验公式分析各滚切参数对滚切力的影响。其次，对原工装进行受力分析并进行改进设计。将工装的三维模型通过Workbench进行有限元分析，可以得出其在不同滚切力下的应变及应力分布情况；根据分析结果制定工装的改进方案；通过对改进模型的模态分析，找出改进后工装的固有频率。然后，设定Y3150E滚齿机的滚齿加工参数，完成金属材质面齿轮的滚齿加工。最后，通过运动仿真检查面齿轮啮合的干涉情况，同时将加工后的面齿轮进行啮合实验及接触斑点检测，通过分析实验结果为加工金属材质面齿轮提出建议。综上所述，本文在原有工装基础上完成了改进，以此实现了在Y3150E滚齿机上加工金属材质面齿轮。