同步器锥环是重型汽车变速器上的关键零件,属多台阶复杂结构件。目前国内的同步器锥环多采用铸造工艺或合金钢机械加工工艺进行生产制造。采用粉末冶金技术工艺代替传统铸造和机加工工艺生产同步器锥环,具有材料利用率高、组织结构均匀,零件制造精度高、重量轻、耐磨损等优点,同时也极大地降低了生产成本,提高了生产效率。针对铁基粉末冶金同步器锥环的关键工序“压制成形”工艺进行数值模拟分析研究,优化成形工艺参数,对于提高同步器锥环质量性能,加快产品实践应用具有重要意义。针对同步器锥环压制成形技术工艺进行了理论研究,对同步器锥环压制成形过程中受到的力和成形压坯进行了分析,对同步器锥环主要成形模具进行了尺寸计算,设计了同步器锥环成形模具和模架结构。通过有限元数值模拟软件Deform-3D对同步器锥环压制成形进行数值模拟,对数值模拟软件成形模块进行了校正。对同步器锥环材料泊松比及弹性模量进行了测定和选取,建立了材料模型。通过同步器锥环压制成形数值模拟,分析研究了不同压制方式下同步器锥环密度分布、模具行程载荷变化和脱模过程载荷变化情况,确定了压制成形方式。分析了不同压制速度条件下同步器锥环各部位相对密度的变化,研究了不同压制速度下锥环压坯压制力的变化,确定了压制成形速度。通过正交优化对影响同步器锥环压制成形最重要的四个因素“模具浮动量、压制速度、摩擦系数及保压时间”进行权重影响排序,通过层次分析法确定了各个因素所占的权重。针对权重最大的“模具浮动量”因素,制定4个同步器锥环成形工艺参数方案进行数值模拟对比分析,确定了较优的同步器锥环压制成形工艺参数。通过研究获得的主要成果有:设计了同步器锥环压制成形主要模具和上二下三模架结构,确定了主要模具尺寸精度,实现了上模冲2、阴模、中心芯棒及圆弧瓦片模具的自由浮动,为同步器锥环上下台阶与整体密度的均匀分布提供了硬件支撑。采用Deform-3D对简单圆环轴套粉末冶金零件进行数值模拟,验证了所构造的本构关系及Deform-3D成形模块的有效性。通过对同步器锥环进行数值模拟表明:同步器锥环浮动压制成形密度均匀性优于单向压制方式,较优的压制成形速度为3mm/s有利于密度均匀。通过正交优化确定了“模具浮动量”因素对同步器锥环压制成形影响权重最大。针对影响成形最大权重因素制定了4种不同的成形工艺参数方案,通过数值模拟对比分析,确定同步器锥环较优的成形工艺参数方案为:上模冲2浮动量7.5mm,瓦片浮动量16mm,阴模与中心芯棒同步浮动。通过响应曲面法进行仿真数据分析得到的最优工艺参数与数值模拟优化的参数结果基本一致。经生产实践验证表明:数值模拟优化的同步器锥环成形工艺参数可以指导实际生产。