切削加工齿轮的轮齿金属纤维的连续性遭到破坏,易诱发疲劳强度的应力集中敏感性,产生疲劳裂纹,成为齿轮寿命短的主要原因。而精密锻造成形使金属流线沿齿形连续均匀分布,并能提高齿轮的强度和抗疲劳寿命,已经得到了快速的发展。直齿轮的精密成形存在成形载荷大、齿形角隅填充不满、模具磨损严重等问题,而温冷复合成形工艺是理想的成形工艺,即保留了热锻和冷锻的优点又能改善其不足。本文以郑州机械研究所18CrNi Mo7-6齿轮为对象,设计其温冷复合成形方案,并通过有限元数值模拟得到最佳工艺参数,最后在Open Inventor中实现锻造过程虚拟现实仿真。具体研究内容如下:(1)根据齿轮结构特点,设计锻件图形状和尺寸,并拟定三种温锻成形方案并建立几何模型,在有限元软件DEFORM-3D中进行数值模拟,对比分析三种方案的速度场、成形载荷、模具磨损、等效应力场的情况,得出浮动凹模双向镦挤是最佳成形方案。(2)根据齿轮成形过程特点对温锻结构进行优化,在齿顶上下端面增设分流槽,降低填充上下角隙的载荷,改善模具受力情况,并通过数值模拟对优化结果进行验证。对温锻过程的工艺参数进行优化,根据数值模拟结果得到坯料最佳温锻温度850℃,模具预热温度300℃,摩擦系数0.1。(3)设计冷精整方案及模具结构。由于冷精锻属于小变形过程,弹性变形不可忽略,根据胡克定律计算锻件的弹性变形量,即为最小冷精整量。利用有限元法分析不同精整量对锻件成形结果的影响,以成形载荷和模具磨损为衡量指标,得到最佳精整余量为0.2 mm。(4)基于虚拟现实软件Open Inventor平台,运用C++将DEFORM-3D保存的动态的塑性变形几何模型,转换成Open Inventor可读取的数据格式,建立三维场景,编写程序实现锻造过程的虚拟仿真。