直齿圆柱齿轮是汽车传动系统中采用的典型零件，尺寸精度要求高，表面质量要求好，使用性能要求优良。传统的切削加工生产方式，存在着材料利用率低、制造成本高、制件性能差等诸多问题，采用精锻制造是解决这些问题行之有效的方式。本文在对大模数直齿圆柱齿轮零件进行工艺分析的基础上，提出了其温锻-冷精整复合的精锻成形工艺，拟定了其工艺路线图。针对三种不同模具结构的温锻方案，采用DEFORM软件进行了数值模拟分析与比较，确立了最优的凹模自由浮动双向对挤方案，并研究了工艺参数对该方案温锻成形的影响，得出温锻时合适的坯料初始温度范围为800℃~850℃、最佳的连皮形式为连皮设在锻件的正中部。同时，本文提出了采用径向锻造工艺冷锻该齿轮的新工艺，并采用有限元分析证明了其在保证轮齿成形饱满上的可行性。基于数值模拟的结果，设计了大模数直齿圆柱齿轮的温锻模具，并采用ABAQUS软件对温锻时组合凹模的受力情况进行分析，校核了其在工作时的强度。同时设计了中空分流冷精整的模具，以便于后续的实验研究。倒档齿轮是一种带毂的直齿圆柱齿轮，其齿部带有倒锥，倒锥部位难以通过机加工和精整成形。本文提出采用精密模锻方法直接成形带倒锥的齿部，设计了温冷复合成形的精锻工艺，制定了精锻生产的工艺路线图，并采用DEFORM软件对精锻过程进行了数值模拟，基于此设计了工艺实验模具。采用工艺试验对大模数直齿圆柱齿轮的温锻工艺进行验证，分析了20CrMoTi材质锻件出现端部充不满以及表面严重氧化的原因，并提出了改进措施。本文的研究成果对推动齿轮精锻技术的发展和进步具有重要的现实意义和指导作用。