面齿轮是一种特殊的圆锥齿轮,面齿轮传动具有重合度高、承载能力强、结构紧凑、无进给力等优点,已经应用在许多高速、重载等机械行业中,近年来在航空传动领域也得到广泛的应用。目前面齿轮在加工制造方面主要以滚齿、插齿、剃齿等方法为主,这些切削加工方法存在加工效率不高、材料浪费严重、齿面金属流线不完整等缺点,所以为克服切削加工产生的缺点,本课题采用滚轧成形—车齿加工—热处理—精密磨齿—表面强化的工艺路线进行面齿轮加工,本文仅对热处理前的滚轧成形和车齿加工进行研究。为了探究面齿轮热前切削加工变形情况,本文对面齿轮滚轧和车齿加工进行模拟仿真,分析不同的加工参数组合对齿面变形的影响规律,探究残余应力对变形的影响情况,对齿面变形做出预测,并进行试验验证,为面齿轮的下一步研究奠定基础。本文首先介绍了面齿轮三维模型的建立方法,根据面齿轮滚轧成形加工原理,建立面齿轮滚轧的工具轮和面齿轮坯料三维模型,对DEFORM-3D软件进行了介绍,利用DEFORM-3D有限元仿真软件进行面齿轮热滚轧成形模拟仿真。对面齿轮热滚轧成形过程进行了分析,探究成形过程中的金属流动情况、左右齿面金属流动性的差异与滚轧力方向变化情况;分析滚轧过程中的滚轧力、等效应力、等效应变的变化特点以及与滚轧参数的关系;探究了X向和Z向应变的关系,以及不同的滚轧参数对齿面应变的影响规律。依据面齿轮车齿加工原理,建立面齿轮车齿加工有限元模型,在滚轧成形面齿轮的基础上进行面齿轮车齿加工有限元仿真;对面齿轮车齿加工过程中的切削力、应力、切削温度进行了分析;设计正交试验对齿面变形进行仿真分析,建立了面齿轮齿面变形预测模型,分析了车齿刀转速、进给速度、切削深度三个加工因素对变形的影响关系以及显著程度;对齿面加工后的残余应力值进行提取与加载,分析了残余应力对齿面变形的影响效果,应该减小残余应力的产生进而控制齿面产生较大的变形。搭建了面齿轮车齿加工机床模型,借助VERICUT数控加工仿真软件对面齿轮车齿加工过程进行了分析;基于实验室面齿轮车齿加工机床,完成面齿轮车齿加工试验,在Gleason 650GMS齿轮测量机上对齿面变形进行测量,对比仿真和试验结果,证明了模拟仿真的准确性以及齿面变形预测模型的可靠性。为航空面齿轮近净成形精密加工提供了一定的参考意义。