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在锻造齿轮坯的生产过程中，齿轮坯预锻件的设计质量优劣将会直接影响到终锻时金属的流动、锻模型腔的充满、锻件的质量和模具的寿命等方面。首先建立了预锻件外形尺寸和终锻时最大成形力、终锻时最大模具应力三者之间的极限学习机（ELM）网络模型，然后利用监督高斯过程隐变量模型（SGPLVM）算法，将输入变量降维成低维空间中对应的隐变量，通过隐变量和输出变量之间的关系，利用GA遗传算法多目标优化去计算最佳的预锻件的尺寸。结果表明：当终锻最大成形力和终锻最大模具应力均最小时，预锻件尺寸最优。