齿轮是汽车、船舶及各类机械中广泛应用的传递运动和动力的复杂零件。随着工业技术的飞速发展,对齿轮的成形提出了更高的要求。齿轮精密塑性成形工艺属于先进的成形技术,它有效地改善了齿轮的组织和性能,提高了生产效率和材料利用率,成为未来齿轮行业实现可持续发展的必由之路。针对直齿圆柱齿轮精密塑性成形工艺存在的齿形充填不满,成形力大及齿根处易出现微裂纹等技术难点,本文提出了直齿圆柱齿轮镦压挤胀复合成形工艺,并根据工艺需要设计了自调式镦压挤胀复合液压机。以较大模数的直齿圆柱齿轮为研究对象,采用对比研究的方法,分别对镦挤、端面分流、镦压挤胀复合成形工艺进行了有限元热力耦合分析,并着重探讨了相对镦压量、挤胀凸模半径、成形温度等因素对镦压挤胀复合成形工艺成形齿轮的影响。本文还针对塑性成形直齿圆柱齿轮齿根处易产生微裂纹的问题,提出了直齿圆柱齿轮镦挤预锻—镦压挤胀复合终锻成形工艺。最后,本文选用陶土塑泥为实验材料,采用彩泥层状法制备圆柱体实验坯料,对直齿圆柱齿轮镦挤、镦压挤胀复合成形和镦挤预锻—镦压胀挤复合终锻成形工艺进行了物理模拟实验研究,验证了数值模拟结果的正确性。数值模拟和物理模拟结果均表明镦压挤胀复合成形是一种更为先进的直齿圆柱齿轮成形方法,适合于成形高性能的直齿圆柱齿轮。