齿圈广泛应用于工程机械、汽车等领域,如汽车吊的回转齿圈、发动机的飞轮齿圈等,是不可或缺的零部件。由于齿圈应用领域极为广泛,在保证质量的前提下,如何降低齿圈生产成本、提高齿圈生产效率成为当前亟待研究和解决的问题。由于齿圈的滚齿环节工艺基本相同,所以为了适应生产要求,本文对齿圈的制坯生产工艺、配套设备及生产过程进行深入的研究。为了提高材料利用率和生产效率,提出了新的制坯工艺。针对生产工艺的要求:快速成形可对焊的圆环,分别设计了三辊滚圆机构和五辊滚圆机构,解决了传统的滚圆机构滚圆效率低、工艺步繁琐、剩余直边呈外喇叭状等问题。依据滚圆规律,建立了工艺辊位置与滚圆半径之间的数学关系式。利用ANSYS/LS-DYNA对棒材滚圆过程进行了数值模拟,获取棒材在滚圆过程中的内部应力及形状的变化规律。利用APDL语言对五辊滚圆机构进行了优化,使其辊轮布置更为合理。试制了三辊滚圆机,进行了生产试验,对比理论结果,验证了三辊滚圆机的实用性。为了得到矩形截面的齿圈毛坯,本文根据齿圈毛坯的零件特点制定了模锻工艺路线、设计了锻模。利用DEFORM-3D软件,对模锻过程进行了数值模拟,分析了摩擦系数、始锻温度、锻压速度等工艺参数对成形过程的影响。通过对相关场量的分析得到了齿圈毛坯的成形规律,得到了合适的工艺参数,为实际生产提供了重要的理论依据。