高速冷滚打成形技术是一种新型的塑性成形技术,可以有效实现花键、齿轮等功能表面的成形。目前,国国外已有可实际使用的冷滚打成形机床,而国内相关理论研究和装备技术尚在起步阶段,制约了该技术的进一步发展和应用。本文基于冷滚打成形原理,进行高速冷滚打机床的设计和优化分析,具有重要的工程实际意义。分析了高速冷滚打成形原理,完成了高速冷滚打机床总体方案和整机结构设计;通过Pro/E建立了整机的三维模型;建立了基于 ABAQUS/CAE的整机有限元分析模型,对极限工况下的整机模态和受力情况进行了仿真分析。获得了机床整机模态和等效应力与变形,找出了机床的关键变形环节。针对特殊结构的冷滚打主轴,利用吉村允孝法对主轴的螺栓结合面进行等效刚度和等效阻尼计算,建立了基于螺栓结合面的主轴有限元模型;对实际约束下的主轴模态和受力状态进行了分析;通过对主轴连接螺栓和圆锥销的位置分布进行调整,并通过对比调整前后主轴等效应力与等效位移的情况确定调整的合理性。建立了梁架体关键件主梁的有限元模型,对其进行了模态和受力分析,以主梁动静刚度为目标进行了结构拓扑和尺寸优化,获得了质量最小条件下的最优主梁结构。通过LMS.Test.Lab对所设计制造的滚打主轴进行自由模态实验,分析了实验与仿真结果存在误差的原因,验证了主轴有限元数值模拟方法和结果的有效性;利用所设计主轴在车床上进行了冷滚打成形实验,通过对不同材料试件的冷滚打成形实验,验证了设计方案的合理性和设计分析的正确性。