齿轮是广泛使用的传动零件,其质量的高低直接影响着相关产品的性能水平。目前,传统的生产齿轮的闭式镦挤方法,成形载荷高,齿形难以充满,设备吨位大,模具寿命短,难以满足生产需求和提高产品的竞争力。为了降低成形力,本文在综合分析研究国内外齿轮成形的各种工艺方案的基础上,提出了一种新的直齿圆柱齿轮“开放式充填”温挤成形工艺方案,即开放式温镦挤—冷推挤复合成形工艺。从挤压成形齿轮的制造工艺链出发,建立了精确模拟分析的工艺过程模型、几何模型、弹塑性有限元模型。对于模拟中边界情况的定义、材料性能的施加、加工设备速度的选取和网格的划分等关键问题也进行处理。本文以大型非线性有限元仿真制造系统MSC·SuperForm为平台,进行了三维有限元数值模拟,分析了开放式成形方案下金属的应变、应力、以及载荷-行程曲线,确定了凹模的最佳形状尺寸参数。把确定的最佳变位系数下的新工艺方案成形齿轮与传统闭式镦挤成形齿轮进行了比较,分析得到“温—冷复合挤压成形” 新工艺不但改善了金属充填性能,能够获得齿形饱满的成形件,而且大幅度降低了成形载荷。在数值模拟分析结果的基础上,对直齿轮的开放式成形工艺和模具结构进行了合理设计。并且经过物理实验证明: 用开放式温-冷复合挤压的方法生产圆柱直齿轮是可行的,其成形力小、金属流动性好、产品精度高,表面粗糙度小。