齿轮展成轧制成形作为齿轮体积成型的一种,其成型件具有较好的齿廓精度和轮齿强度,材料利用率也大大提高。然而,由于齿轮轧制对轧轮设计水平和轧制设备运动精度要求较高,在国内的齿轮加工行业应用尚不广泛。齿轮展成轧制缺乏大量的模拟和实践,特别是在齿轮轧制实际加工实验、成型件的微观组织变化方面缺乏深入探讨,这进一步限制了齿轮展成轧制加工方法的推广。为解决上述问题,本文主要进行了如下几个方面的研究:(1)结合渐开线齿轮齿廓特点,讨论渐开线齿轮展成轧制中坯料、轧轮设计中的保证正确分度的条件。以齿轮啮合原理为基础,从轧制中轧轮和坯料的相对运动情况的角度对轧制完成后的轮齿形状进行预测;(2)利用Deform软件对齿轮的径向、轴向轧制加工方法进行模拟,研究不同加工方式之间轮齿应力应变分布、轧制力的差异。通过轧制过程中的流线网格变化模拟对材料的具体流动方式进行直观地研究和探讨。对模拟轧制成形的齿廓同理论计算所推得的齿廓变形进行对比,印证理论计算的可靠性。通过对轧制缺陷的模拟,研究各类常见缺陷的形成机理,并提出初步的解决方案。(3)通过搭建的齿轮轧制实验平台进行轧制件的实际加工,研究成型件的形状和微观组织的变化情况。通过观察成型件不同位置的微观组织形貌,结合有限元分析结果,研究成型件的性能特点。(4)对比分析不同温度下轧制方法的各自优缺点,以常用的齿轮钢20Cr MnTi为例,结合热模拟压缩实验结果,研究温度变化对于齿轮轧制方法参数和成型件微观组织的影响。通过有限元热力耦合分析得到成形的温度场分布情况,以材料的在热加工过程中的软化理论和晶粒细化理论为基础,从材料的角度预测经过不同温度加工后成型件的性能差异。通过本文的研究,将对渐开线齿轮的展成轧制方法进行比较全面的探索,对轧制过程中的材料流动和成型件的微观组织演变进行详细的分析,对齿轮展成轧制加工的进一步研究提供了有力的支撑。