在现今对环件的质量要求以及制造过程节能要求越来越高的前提下,本文通过数值仿真模拟对碾环加工过程进行了面向质量与节能的工艺优化研究。首先针对碾环成形过程的特点,对其加工工艺流程进行分析。对加热,镦粗及冲孔过程的加工工艺规范进行了研究,对碾环基本成形过程及辊的运动过程作出了分析研究。提出了各个工艺的不足。工艺的规范化研究为下文仿真模型的建立提供基础。针对现场试验的难操控性及资源浪费,对碾环成形过程进行仿真处理。对环件的材料属性及制造过程几何变化作出分析。利用UG对各个工序进行了三维建模,为仿真模型建立做准备。对各个工序在Deform软件的建模过程进行分析,重点针对各工艺特点的建模边界条件及运动条件的设置过程进行分析。为工艺优化提供基础。针对锻坯制造的多工序性及对碾环过程不可忽视的影响,对其开展了面向质量的工艺优化研究。选取正交试验并进行仿真模拟。将质量分为温度质量,外形质量,晶粒质量以及等效应变质量。对仿真结果质量数据进行极差分析得到工艺参数对各个质量的影响规律,影响排序以及最优工艺;进行方差分析得到了工艺参数对质量影响的显著性以及贡献率。将所有质量指标进行归一化并分配权重后得到综合质量,对其进行极差分析得到最优工艺。针对碾环过程的成形复杂性及高质量要求,对其开展了面向质量的工艺优化研究。选取初轧温度,芯辊进给速度以及主动辊转速作为优化参数。采取控制变量法具体分析了不同工艺下的环件温度变化情况,为质量变化情况提供一定依据。并具体分析了环件的内外表面及上表面质量,晶粒尺寸和均匀度以及等效应变均匀度随着工艺参数变化的趋势及原因,并将质量指标归一化后得到最佳工艺。最后针对环件制造过程的高能耗性,以质量的工艺优化研究为基础,对其进行质量以及节能综合工艺优化研究。分析了锻坯制造及碾环过程的能耗组成。对于锻坯制造过程,在对正交试验进行能耗结果扩充的基础上,利用神经网络对结果进行拟合,得到工艺对质量以及能耗的拟合结果,并通过粒子群算法对其进行寻优得到最佳工艺。对于碾环过程采用控制变量具体分析不同工艺对能耗的影响原因并得到最优的综合质量与能耗的工艺。