异形截面环件冷轧是在常温下通过轧制使各种具有复杂截面轮廓形状的环件成形的一种先进、高效的塑性回转成形工艺。异形截面环件冷轧过程中，直径扩大与截面轮廓成形并非同步进行，因此其冷轧运动变形规律比矩形截面环件冷轧更复杂。目前异形截面环件冷轧研究较少，其轧制工程科学理论尚属空白，导致在技术经济上更具优势的异形截面环件冷轧成形技术一直停滞不前，严重制约了异形截面环件生产的节能节材效果和技术经济效益。 本文通过理论分析计算、有限元数值模拟和轧制实验测试方法，对沟槽截面环件和台阶截面环件两种应用广泛的典型异形截面环件的冷轧力学原理和工艺理论进行了深入研究。提出了冷轧成形力学条件，揭示了冷轧中环件的运动和变形规律、建立了冷轧工艺设计方法，为异形截面环件冷轧技术的应用和发展提供了理论依据。 运用静力学、塑性力学理论分析，结合有限元数值模拟和轧制实验，研究了沟槽截面环件和外台阶、内台阶、内凸台三种台阶截面环件冷轧咬入孔型机制和塑性穿透机制，提出并验证了咬入孔型和塑性穿透条件，建立了其冷轧成形条件。 通过几何学、运动学、塑性成形理论、轧制成形运动学和动力学分析计算和有限元模拟，研究了沟槽截面环件和台阶截面环件冷轧运动规律，导出了环件直径扩大速度、壁厚减小速度、截面充型速度、旋转速度的计算公式，分析了运动影响因素：研究了冷轧中环件截面几何变化规律，导出了冷轧中环件直径、壁厚、型槽截面积、环件截面积等几何参数的瞬时计算公式；揭示了冷轧中环件端面宽展的分布变化规律及影响因素；揭示了工艺参数对环件冷轧成形力能需求、几何精度、宽展变形、变形均匀性的作用规律。 基于上述研究结果，通过几何学、塑性成形理论、轧制理论分析计算，结合有限元模拟和轧制实验，对沟槽截面环件和台阶截面环件冷轧工艺设计方法进行了研究。建立了沟槽截面环件和台阶截面环件冷轧用毛坯设计方法、孔型形状和轧辊尺寸设计方法，以及轧制力、力矩、芯辊进给速度、驱动辊转速和轧制时间等主要轧制参数的设计方法。