齿环类零件是机械传动过程中的重要零部件。由于其工作环境复杂恶劣、形状规格多样批量大，对零件质量要求严格，因此通常采用精密锻造成形技术，但在实际生产过程中易出现充填不饱满和折叠等缺陷。本文选取一款典型的齿环类零件，结合热物理模拟实验、有限元分析和灰色关联分析等对该齿环零件成形过程进行分析，提出齿环零件响应面优化方法。论文的主要研究内容有：
　　①镍黄铜热流变行为研究及热加工图的建立。使用Gleeble-3500热模拟试验机上对镍黄铜合金在变形温度为873K~1073K、应变速率在0.01s-1~10s-1范围进行等温热压缩实验，获得其真实应力、应变数据，基于镍黄铜合金的真实应力、应变数据，构建其材料本构模型及加工图。构建的考虑应变补偿的Arrhenius本构模型可以较好地描述镍黄铜合金的流变应力行为。基于动态材料模型理论和金相组织观察，建立各变形条件下的热加工图，为齿环热精锻工艺参数的选取及获得较优成形零件的微观组织提供依据和参考。
　　②齿环锻件成形工艺分析研究。针对典型的一款轿车同步器齿环零件，分析其缺陷产生原因。采用DEFORM-3D软件进行数值模拟分析，再现了实际生产中出现的充不满和折叠的缺陷问题，分析缺陷的形成原因，提出改变定位方式，可以有效避免缺陷产生，为后续该锻件的优化改进研究奠定基础。
　　③齿环热精密锻造成形过程工艺参数优化。采用中心复合实验方法以坯料内径、坯料高度、成形温度和下压速度为设计变量进行实验设计，利用DEFORM-3D进行模拟实验。以锻造缺陷及充填性、内飞边体积、外飞边直径和最大成形载荷为优化目标，应用灰色关联分析和熵值法将多目标问题转化为关于灰色关联度的单目标优化问题，建立灰色关联度与各工艺参数的响应面模型。分析各工艺参数对灰色关联度和响应目标的影响规律，通过对模型进行寻优获得镍黄铜同步器齿环热精锻成形的最优工艺参数组合。
　　④齿环优化方案生产验证。将通过响应面模型优化的工艺参数组合进行模拟仿真，结果显示齿环锻件成形充填饱满。在实际生产中应用优化后的定位方式和工艺参数组合，获得了无缺陷的锻件，产品达到设计要求，材料利用率提高6.79%。
　　上述内容为镍黄铜材质的零件热精锻成形工艺模拟提供了材料模型，热加工图的建立为热加工工艺参数的选取提供了一定依据，优化设计方案可为同类型同步器齿环零件的热精锻成形工艺设计及优化提供一定参考。