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冷滚轧花键是利用金属材料在常温下具有一定的塑性，通过具有一定齿形的滚轧轮对工件进行连续击打，使工件产生塑性变形而形成齿形。该项技术是一种无切削、高效率、高质量的生产方法，与传统的花键加工相比，不仅加工效率高、钢材消耗少、加工成本低，而且能改善加工表面金属组织，使其表面质量得到较大的提高，产品使用寿命也得以延长。资料表明，虽然对花键冷滚轧成形技术的研究较多，但仍然存在很多问题。为了能深入掌握冷滚轧花键的成形机理，提高加工质量和精度，本文应用弹塑性有限元模拟技术，借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，对花键冷滚轧成形机理进行研究。
在研究过程中，本文对40Cr材料进行拉伸实验并对实验结果进行分析；提出了40Cr材料的线性强化弹塑性简化力学模型；介绍了ANSYS/LS-DYNA在显式动力分析中采用的Von Mises屈服准则；选取了适用于花键冷滚轧成形数值模拟的材料硬化模型；讨论了弹塑性状态下的材料本构方程，并用Cowper-Symonds方程对其进行修正，得到动态本构方程；分析了花键冷滚轧有限元模拟的关键问题，并基于大变形弹塑性有限元理论建立了有限元方程，同时对有限元求解算法进行了介绍；详细描述了从准备工作，前处理，到模拟计算以及后处理的整个过程；通过数值验证和实验验证，证明了模拟结果的准确性和可靠性。
根据模拟结果，本文对花键冷滚轧成形机理进行了深入的研究，揭示了花键冷滚轧过程的金属流动规律；考察了弹性恢复对花键齿形形成的影响，并获得了弹性恢复量的大小；预测了轴坯尺寸估算结果的准确性；分析了摩擦状况及其对花键成形的影响等，同时还实现了花键冷滚轧成形过程的可视化，得出了应力应变分布状况及其变化过程。所得研究结果为花键冷滚轧成形工艺设计和实际生产提供了重要的参考价值。