高速冷滚打技术是一种非常具有代表性的绿色、高精密、高效加工技术。该技术具有生产效率高、材料消耗少、加工成本低等优点,而且能较大程度上提高表层性能、延长产品使用寿命。在高速冷滚打成形过程中,表面微观形貌是影响成形工件表面质量的一个重要因素。目前为止,人们对高速冷滚打成形过程中的表面微观形貌形成机理尚未探明,致使冷滚打成形工件表面质量难以达到高精度需求。因此,有必要对零件表面微观形貌问题进行系统地分析和深入地探讨。本文以冷滚打成形花键为研究对象,借助理论分析、数值计算、模拟分析和实验研究等手段,分析冷滚打成形工件表面微观形貌的变化过程,揭示冷滚打成形参数对工件表面粗糙度演变的影响规律。本文对高速冷滚打表面微观形貌进行研究,分析工件表面形貌组成,探讨冷滚打方式和成形参数对表面粗糙度的影响,揭示工件表面微裂纹、鱼鳞等缺陷产生机理;进行冷滚打加工表面微观形貌实验,提取表面粗糙度并对不同成形参数下工件粗糙度进行研究;建立冷滚打成形工件表面微观形貌的数学模型,进行冷滚打加工条件下表面粗糙度仿真分析;进行高速冷滚打花键和铣削花键的表面微观形貌对比分析,通过电子扫描显微镜实验分析金属流动对表面粗糙度的影响;利用响应曲面法分析成形参数与表面粗糙度的关系,建立高速冷滚打成形花键表面粗糙度预报模型。基于对比分析,得出冷滚打加工工件表面粗糙度值小于铣削表面粗糙度值,冷滚打加工的表面粗糙度更加符合高精度的加工要求。基于冷滚打理论分析、结合仿真和实验分析可以得出,采用拉出顺打的冷滚打方式、适宜的滚打轮加工转速、较低的进给量,可以获得较为理想的表面微观形貌,冷滚打花键分度圆部位的粗糙度比齿顶和齿根部位粗糙度值低;建立表面粗糙度经验预报模型,给出冷滚打表面粗糙度与成形参数的最优匹配准则,可以有效预测不同转速和进给量下高速冷滚打成形工件的表面粗糙度。通过以上研究,得出成形参数和冷滚打方式的匹配方案,在很大程度上提高了高速冷滚打成形工件表面质量。所得研究结果对冷滚打工程应用中获得理想表面质量具有重要指导意义。