制造业的快速发展使人们的生活水平不断提高,而人们对产品的多样性、个性化需求又刺激制造业不断革新技术,创造新产品。齿轮作为制造业中基础的传动零件之一,需求量日益增大,精度及性能要求也不断提高。滚齿切削是齿轮加工的主要方式之一,在满足产品需求的基础上生产效率更高。由于滚齿过程为复杂的多刃断续切削过程,过程复杂性决定了需要寻求更加有效的方法对其切削加工机理进行分析,以了解滚齿切削参数对切削力、切削温度以及刀具磨损的影响规律,进而为滚齿技术的发展奠定基础,使传统的滚齿切削方式向着更为节能、高效的方向发展。本文基于滚齿过程中滚刀和工件的几何运动关系,以SolidWorks软件为平台,构建滚齿加工几何仿真模型,模拟滚齿切削过程,从而为建立有限元仿真的三维模型、计算分析滚齿过程中的切削力奠定基础。利用遗传算法对滚齿切削参数进行优化,降低生产成本,提高加工效率,减少由于试切造成的资源浪费,将企业效益最大化。本文的主要研究工作如下:首先,运用滚齿运动关系数学模型,分析滚刀刀齿获得的切屑的形状和大小。利用加工过程中滚刀和工件的运动关系,分别建立二维滚齿状态和三维滚齿状态下的数学模型,使用MATLAB求解滚刀刀齿在二维和三维状态下运动轨迹上的坐标点,分析滚刀刀齿每齿切削面积;把KYTool作为SolidWorks插件,使用C+语言对SolidWorks进行二次开发,使其可以按照指令利用刀齿空间坐标点进行几何过程仿真,研究滚刀刀齿的每齿切削体积,分析刀齿切削刃的切削状态;同时利用SolidWorks二次开发法提取三维切屑模型表面上点的坐标,并验证提取结果的有效性。其次,利用SolidWorks几何仿真得到的工件模型和切屑模型,分别运用解析法和有限元法计算滚齿切削力。前者通过提取切屑三维模型表面上点的空间坐标,利用切屑形状,以微元法计算切削力;后者将工件三维模型导入ABAQUS中进行滚齿仿真,计算滚齿切削力,并将二者的结果进行对比分析,验证计算结果的正确性。采用有限元仿真分析了滚齿过程中滚齿切削参数对切削力的影响,为切削参数的选取提供理论依据。最后,对滚齿过程中的切削参数和切削功率进行研究。设计了滚齿切削实验测量滚齿切削功率,将实验得到的平均切削功率与解析计算得到的平均切削功率进行对比,验证计算结果的正确性;利用遗传算法对滚齿切削参数进行多目标优化,使滚齿达到单件加工成本最低,加工时间最短的目的。本研究为进一步掌握滚齿切削机理提供技术支持,为新的滚齿加工方式—高速干式滚齿指出了新的研究方法,可以方便、快捷的为滚齿有限元仿真提供精确的三维模型,从而实现"以滚代磨"。