采用Deform-3D软件对相对密度为90%的Fe-2Cu-0.6C粉末冶金齿轮表面滚压过程进行有限元模拟,研究滚压过程中齿轮应力应变和相对密度的分布及变化规律,并利用标准渐开线齿形的工具轮进行齿轮坯料滚压实验来验证有限元模拟结果。模拟结果表明,轮齿两侧面的等效应变分布存在差异,进入滚压面的最大等效应变出现在分度圆附近,退出滚压面的最大等效应变出现在齿顶。齿面上的等效应力随滚压圈数增加而快速增大,并逐渐趋于稳定。齿面表层相对密度的提高可分为3个阶段,分别为孔隙快速压实阶段、密度缓慢增长阶段与密度稳定阶段。工具轮完成0.6 mm的进给后,轮齿表面到心部的相对密度呈梯度分布,表面形成大约0.3~0.5 mm厚度的致密层(相对密度≥98%)。实验结果与模拟结果具有较好的一致性,验证了有限元模型的可靠性。