根据本课题组承担的湖北省重点科技研究项目“汽车变速箱轴类件多工位冷精锻技术与自动化生产线装备开发及产业化”的研究目标,本文围绕变速箱实心阶梯轴类零件在16MN五工位冷精锻液压机自动化生产线上的关键生产技术进行研究,并提出工艺与装备的设计原则与要求。在有限元模拟和实验数据的基础上,研究了实心阶梯轴类零件多工位冷精锻成形工艺,分析了阶梯轴类零件缩径冷挤压与冷镦锻的成形规律;研究了缩径挤压与一般正挤压的异同点,得出一般正挤压件前端“外凸”与缩径挤压件前端“内凹”的形成机理以及冷精锻过程中坯料自由段微量镦粗的形成机理,为优化多工位冷精锻工艺提供理论依据。基于成形工艺的研究,总结了实心阶梯轴类件多工位缩径冷挤压与冷镦锻的成形工艺及其模具的设计基本原则和方法,提出了适用于步进式传输机械手的具有模块化单元模具的五工位冷精锻模具的结构特点与设计要点,并完成了中间轴的五工位冷精锻工艺及其模具设计。根据五工位冷精锻工艺与模具的要求,提出了16MN五工位冷精锻液压机自动化生产线的总体系统框架,完成了五工位步进式传输机械手的结构设计,建立了自动化生产线主要部件的运动模型,运用虚拟样机技术及时序设计的方法规划了主要部件相互间的运动关系,并以虚拟样机软件MSC ADAMS为平台进行了运动仿真与优化,实现了机械手同主机与模具间五工位的协调运作。研究成果为解决本课题承担项目的关键问题提供了重要技术支撑。