齿轮滚轧成形是一种较为先进的无屑加工方法,它利用一个或多个同向旋转轧轮带动工件旋转,同时径向或轴向进给挤压工件表面,使其金属产生塑性流动从而获得特定尺寸与形状的齿轮,具有加工效率高、材料耗费少、表面质量和使用性能好等优点,符合现代齿轮高效、精密、绿色的生产理念。本文在对直齿圆柱齿轮轴向滚轧自由分齿原理及轧制精度分析的基础上,提出了强制分齿式轴向滚轧成形新工艺,并对齿轮展成原理、自由分齿误差、材料流动机理、工件轮齿长高、轧轮设计方法、实验机床研制以及轧件精度进行了研究,为直齿圆柱齿轮的高效制造提供了重要的理论依据与技术支撑。主要研究内容如下:（1）开展了直齿圆柱齿轮轴向滚轧自由分齿误差溯源研究:包括推导轴向滚轧自由精确分齿条件;建立工件初始直径、轧轮初始相位、重合度与齿距误差的数学模型;通过理论分析、有限元仿真以及滚轧实验,验证了所述齿距误差评估模型的有效性。为了在保持轧轮通用性的同时,将上述因素对分齿误差的影响降至最低,提出了直齿圆柱齿轮强制分齿式轴向滚轧成形新工艺。（2）研究了劈-挤-轧复合作用下轴向滚轧材料流动机理:包括建立被轧工件齿底材料在径向和周向流动的预测模型,以及齿面材料流动的预测模型,通过相对滑动距离描述材料的流动趋势;利用DEFORM软件中的点追踪功能分析了被轧工件材料在轴向、径向和周向的流动速度和位移,找到了相关缺陷形成的根本原因及其所处位置;基于薄片法和网格实验法分析被轧工件材料的流动路径,以及材料流动对微观组织的影响,为后续工件轮齿长高分析与轧轮几何设计提供依据。（3）进行了工件齿顶缺陷形成与轮齿长高影响因素研究:包括构建基于有效齿顶圆的工件轮齿长高系数模型,研究了工件齿数、齿高系数、顶隙系数、模数、齿宽、端面凸起量、压力角、齿顶缺陷以及齿根圆角等参数对轮齿长高系数的影响规律;借助模拟软件分析工件齿数、模数、压力角以及材料对轧件齿顶圆的影响,进而给出不同条件下长高系数的推荐值;利用滚轧实验对所建立模型进行验证,证明了该模型的有效性,为工业生产时轧件尺寸的确定提供新方法。（4）完成了直齿圆柱齿轮轴向滚轧轮几何设计并进行了滚轧实验研究:包括根据齿轮轴向滚轧成形特点,确定轧轮结构形式;建立轧轮切入段锥角、精整段齿全高、精整段以及退出段变位系数求解模型,并分析轧轮几何参数对滚轧过程的影响;室温拉伸实验获取冷作模具钢DC53力学性能;利用制造的DC53轧轮开展滚轧实验,对所提出的轧轮设计方法进行验证,为后续开展相关实验提供工具。（5）研制了圆柱齿轮滚轧成形机床,并对轧件精度进行了检测与分析:包括齿轮滚轧机床的工件装夹、轧轮相位调整、轧轮同步旋转等机械结构设计,液压系统原理设计,以及由该机床滚轧成形的20CrMnTi轧件精度检测与分析。结果表明,轧件单个齿距偏差、齿廓总偏差、齿廓形状误差均为7级,齿廓倾斜偏差与径向跳动为8级,齿距累积总偏差为9级,公法线变动量为10级。