随着汽车行业节能减排政策的持续实施,汽车关键部件的绿色制造和智能化生产成为发展主流。CVT带轮轴作为重要的变速器核心零件,如何实现高效精密成形是亟需解决的课题。现有热模锻工艺在成形体积较大、齿数较多、直径比较大的锻坯时,存在齿形填充不满、表面折叠、模具型腔磨损严重等问题。本文以提高带轮轴锻坯成形质量为目的,研究了锻造成形工艺、模具设计、工艺参数对成形结果影响、模具磨损规律,基于正交实验法和响应面法,得出了最佳工艺参数组合,对同类型的盘类实心轴锻件的成形工艺提供了一定的借鉴意义。本文主要研究内容和结论如下:(1)根据CVT带轮轴多齿形、带法兰、长轴的结构特点,进行锻件图设计,提出了三种热模锻工艺路线,使用数值模拟进行成形效果对比,确定了正挤、预锻、终锻、冷精整的最佳成形工艺路线方案,进行了带轮轴成形过程中各道工序的坯料及模具设计。(2)基于热-力耦合数值分析理论,借助Deform-3D有限元分析软件获得了CVT带轮轴锻造各个工序的金属流动及应力应变场分布,通过工艺性分析得出终锻工序是保证带轮轴锻坯成形质量的关键工序,同时得到了终锻工序完成后凸模应力分布规律以及凸模模具磨损的分布情况。(3)为了提高终锻工序锻件成形质量,对终锻工序的核心工艺参数进行优化。首先确定了设计变量为始锻温度、模具温度、摩擦系数和凸模速率,优化目标为终锻过程中的等效应变、模具磨损量和综合质量。然后采用正交试验法和响应面法对终锻工序的核心工艺参数进行优化,结果表明响应面法优化效果比正交实验法更佳,最优参数组合为:始锻温度1025℃、摩擦系数0.16、凸模速率37mm/s、模具温度280℃。在此参数组合下,金属变形效果提高了22%,模具磨损减少了3%,终锻成形综合质量提高了9%。(4)对优化得到的工艺方案进行了实验验证,实验所得锻件品质优良,经检测,锻件尺寸误差集中在0.05mm,金属晶粒度达到8级,表面硬度在150~170HB之间,金属内部不存在气泡、裂纹等缺陷,各项指标均符合零件要求。结果表明Deform软件具备准确预测成形过程中的金属流动状态及应力应变场的功能,借助有限元分析技术能够有效节省锻造工艺开发时间,提升工艺开发准确性。