齿轮轴作为汽车传统系统中关键零部件,汽车传动系统中轴类零部件种类较多,结构特点也各不相同。随着新能源汽车的不断发展和推广,对于新能源汽车零部件的生产提出了更高的要求,传统机加工制备方法无法满足其性能要求。齿轮轴在传动系统中工作时,受力情况复杂,因此齿轮轴应具有良好的力学性能如抗冲击性、耐磨性、高强度和硬度以及良好内部组织性能,以确保其能够在高负载运动中正常工作。然而其在热模锻造过程中金属流动情况较为复杂,成形时可能会出现折叠、充填不足等缺陷,相对应的模具会出现磨损严重、模具开裂等情况。本文以新能源车用齿轮轴作为研究对象,采用热模锻造对其进行加工,并结合塑性成形原理、有限元模拟仿真,对齿轮轴锻造工艺过程进行模拟研究。在研究过程中主要完成了以下工作:(1)根据企业所提供的齿轮轴产品零件,查阅相关标准、锻造理论设计工具书和企业实际生产需求,设计齿轮轴的锻件图、工艺工序相关模具图,确定锻件初始下料尺寸,计算主要工序成形力大小并选择合适吨位的设备。(2)在UG中对各工序模具进行三维建模,在Deform-3D中导入对应模具进行数值模拟,分析齿轮轴热模锻成形中的流动规律。在预测预成形流动时发现:材料填充杆部型腔时由于两侧填充速度大于中心处,导致金属汇流产生缩孔进而产生了折叠缺陷。所以通过改变预成形锻件法兰盘处尺寸厚度以在法兰盘中心处增加一容料结构,从而达到模具结构优化的目的,改善了金属流动情况并避免了折叠缺陷的产生。(3)结合优化后预成形模具,研究齿轮轴不同工序中金属流动规律和速度场分布规律、坯料成形时温度场分布、应力应变场分布,以及优化后预成形模具的模具磨损分析和四道工序的模具成形载荷分析。(4)针对预成形模具磨损问题,结合响应面法和有限元法对不同参数组合下的成形过程进行数值模拟,根据模拟结果建立响应面模型并对响应曲面、方差进行分析。综合考虑响应模型和生产条件,优化得到一组最佳参数并进行模拟试验验证其可行性。(5)最后通过对锻件进行温度测试、硬度试验、冲击性能试验、拉伸试验、金相组织试验等测试,发现测试结果可以验证数值模拟过程和结果的可靠性,并满足相关技术要求,对企业实际生产过程有一定的指导意义。