本课题研究的花键齿套包括直齿圆柱齿轮和矩形花键两部分，是车辆倒挡机构的关键零件，也是大批量生产的零件，其传统的切屑加工方法材料利用率及生产效率低，产品成本高，同时由于金属流线被切断，降低了零件强度和使用寿命，随着车辆行业对零部件质量要求的日益提高，切屑加工成形工艺已不适于该零件的生产。冷挤压成形属于少/无切削加工工艺，是成形花键齿套的一种先进工艺，但花键齿套冷挤压成形易出现齿形充不满及花键镦粗等缺陷，因此分析其冷挤压成形工艺及参数，有助于避免生产中各种缺陷的产生，对于提高模具设计质量、缩短模具设计周期、降低模具设计成本、提高零件的冷挤压成形质量具有重要意义。本文首先建立了DEFORM-3D中20CrMnTi的冷挤压材料模型，与常用近似替代材料相比，提高了数值模拟的准确性。通过对花键齿套冷挤压成形工艺的分析，确定其冷挤压成形工艺分为齿轮和法兰盘部分挤压成形及花键部分挤压成形两个工步。在研究齿轮及法兰盘成形时，由于第一种方案成形力较大且存在齿形充填不满及易出现拉伤等缺陷，通过研究提出了第二种方案。方案二以金属塑性成形最小阻力定律及流动控制成形技术（FCF）为理论基础，提出了上模芯处增加凸台结构和飞边处设计阶梯飞边结构，通过数值模拟及正交试验设计验证该结构设计有效增加了材料向齿形部分流动的能力，能成形出齿形充填饱满、无缺陷的齿轮，且成形力更小。研究花键部分成形时，由于花键的冷挤压成形常出现入模口处镦粗、花键端头充填不满及齿根开裂等问题，因此，首先对影响这些缺陷变化的参数进行研究，然后通过有限元数值模拟并结合正交试验设计对其进行分析，确定各因素对花键部分成形的影响程度及趋势。基于数值模拟研究设计了花键齿套冷挤压模具，通过物理试验得到了齿形充填饱满，各部分均匀无缺陷且精度达到要求的花键齿套，成形后的花键齿套组织更加致密，硬度也得到提高，表明冷挤压技术提高了该零件的力学性能，是成形该零件的一种先进加工工艺。