中空装配式凸轮轴将凸轮轴的设计、材料选择、性能优化有机结合起来，具有轻量化、成本低、性能优、材料利用合理等显著技术优势及经济效应，极具市场竞争力，已成为凸轮轴制造技术的发展方向。凸轮精密成形技术是装配式凸轮轴新技术的核心，是影响其生产效率及制造成本的最主要因素。凸轮近净成形技术主要有钢质凸轮精密锻造、合金铸铁凸轮精密铸造、粉末材料凸轮粉末烧结（锻造）成形。采用精密锻造技术成形钢质凸轮具有精密、优质、节材、节能、低成本、大批量等显著经济优势，生产的凸轮具有良好的耐磨性能和抗冲击性能，因此，对凸轮精密锻造成形技术的研究和探讨具有重要的意义。本文以寻求适用于钢质凸轮成型的较优精锻工艺方案为目标，研究探索凸轮精锻成形工艺，并结合数值模拟开展模具型腔设计及工艺参数分析，为正确选择工艺参数、开展模具设计提供技术支持。论文着重对以下几个方面进行了研究：1、以福特V348凸轮轴为典型凸轮样件，对其零件图进行了工艺分析。结合GCr15材料的性能，分析了凸轮精锻成形模具型腔设计的技术难点（连皮设计和预锻型腔设计）；探讨了冷、温、热精锻成形工艺，初步针对不同精锻成形方式确定了两套模具型腔设计方案（圆台凸模结构和球面凸模结构）。2、运用DEFORM软件对凸轮冷、温、热精锻成形方案进行三维锻造成形有限元数值模拟及热力耦合分析。通过详细分析预、终锻各成形阶段的速度场、应变场、应力场、温度场以及载荷曲线，揭示了凸轮精锻成形过程的变化规律；并通过比较各方案的力学量场和载荷曲线，得到冷、温、热精锻的较优模具型腔设计方案（圆台凸模结构）及最适合本文凸轮成型的凸轮温精锻成形方案F。3、预锻型腔设计对凸轮温精锻成形具有重要影响，在优选的温精锻方案F下，结合数值模拟结果和金属流动特性，对其预锻型腔设计出了另外两种新方案，并借助于数值模拟优选出最佳方案G，与方案F相比，方案G成形载荷力降低了30%，坯料最大等效应力值减少了11%，锻件温度升高减少了17℃，锻件充填饱满，几乎不产生毛刺。4、在优选的成形方案G下，借助数值模拟对凸轮温精锻成形的主要影响参数进行了探讨优化，为实际凸轮温精锻工艺参数确定和设备选择提供了依据，并得到以下主要结论：①随着摩擦系数增大，载荷力越大，坯料终锻温度升高；坯料与模具接触区域的应力值增大，对模具冲击严重，容易造成磨损，同时引起模具弹性变形，影响型腔尺寸；不利于型腔角隅的填充，影响锻件成形效果。因此，采用合理的润滑方法和润滑剂，降低摩擦因子，对精锻工艺具有重要意义。②成形速度过快、或者过慢，对凸轮温精锻成形效果都不好。成形速度取中间值20mm/s时终锻结束时应力和载荷最小，坯料的温差小，金属流动比较平稳，角隅处容易充填饱满，且锻件成形效果最好（基本没有毛刺）。因此，本凸轮温锻成形速度选择20最佳。③适当地提高坯料初始温度，可以减小变形抗力，降低成形载荷；减小锻件应力，提高其成形性，同时延长模具寿命；可以增加金属塑性，有利于型腔角隅充填饱满，得到成形良好的凸轮锻件。但是，温度过高，锻件氧化严重，模具弹性变形量大，高温损坏严重。因此，本凸轮成型选择最合适的温度850℃。④在凸轮温精锻成形过程中，给模具进行预热（300℃），成形载荷力降低了36%；预、终锻结束时锻件的应力减少了26%和坯料温差显著减小了70℃；角隅处的金属流动速度小，流动平稳，充填效果佳；减少了对设备冲击，提高了模具寿命。