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高速冷滚打成形是一种先进的、绿色、近净成形的塑性特种加工技术,利用材料的可塑性,通过高速旋转的滚打轮对工件进行连续击打,迫使金属材料沿着滚打轮轮廓方向产生流动,渐变塑性成形,从而形成所需的高性能零件。冷滚打成形技术是一种高效的精密成形技术,可以有效的提高零件的表面质量和机械性能,而零件的表面完整性直接影响其机械性能,是评价冷滚打加工工艺性能的重要指标,也是研究机械加工成形的热点问题。因此,研究冷滚打成形参数对冷滚打成形表面完整性评价指标的影响规律,实现冷滚打成形表层性能最优的成形参数控制对冷滚打工艺具有重要的理论指导意义。本文以冷滚打渐开线花键为研究对象,进行冷滚打表面粗糙度、加工硬化、扫描电镜和残余应力等试验研究,获得冷滚打渐开线花键表面轮廓数据,利用MATLAB对冷滚打渐开线花键表面轮廓数据进行高斯滤波处理,得到表面粗糙度高频成分,探讨高频粗糙度成份随着冷滚打加工参数的变化趋势;分析表面硬度以及表层微观组织受滚打轮转速和工件进给量的影响;研究残余应力在不同冷滚打加工参数条件下的形成规律。由冷滚打渐开线花键的几何关系,建立表面微观形貌理论模型,并利用MATLAB软件在不同工艺参数下对冷滚打花键表面微观形貌进行仿真,通过与实验数据的分析比较,验证此理论模型的适用性;基于BP神经网络建立冷滚打成形参数对渐开线花键表面残余应力影响的预测模型,运用预测模型对训练样本和检测样本进行相关性分析,表明该预测模型的可信度;采用曲面响应法建立冷滚打渐开线花键表面硬化程度的预测模型,预测值与实验值的对比分析,验证预测模型的有效性和精确性;对粒子群算法中全局最优值的求解方法进行改进,并运用改进后的粒子群算法对冷滚打渐开线花键表面粗糙度、残余应力和硬化程度等表面完整性评价指标进行多目标的综合优化,得到表面完整性最优的冷滚打加工参数以及表面完整性性能指标。研究结果表明,冷滚打渐开线花键表面粗糙度、加工硬化和残余应力三者达到综合最优的滚打轮转速为1565.8r/min,工件进给量为27.8mm/min,表面完整性性能参数分别为表面粗糙度0.4086μm、表面硬化程度143.3%、残余压应力72.2MPa。通过滚打轮转速为1581r/min,工件进给量为28mm/min的冷滚打渐开线花键的试验研究,得到的结果与优化结果相对误差仅为1.9%,说明优化结果具有一定的指导意义。