阶梯轴类锻件在工业生产中有着广泛的应用。随着制造业的快速发展,楔横轧成形技术越来越受到重视,其应用领域也在不断扩展。本文的研究工作针对楔横轧工艺应用中的关键问题,应用大型商品化软件对楔横轧三维变形过程进行数值模拟研究,对轧件内部缺陷产生的机理及预防进行深入探讨。采用DEFORM-3D有限元模拟软件,对楔横轧变形过程进行了三维数值模拟,分析了成形过程中轧件内部材料与流动规律有关的速度场和位移场,各阶段应力场、应变场的分布状况,模具载荷的变化情况以及轧件变形区的接触特点,并用光塑性物理实验结果进行了验证,确定了数值模拟方法研究楔横轧的有效性。研究了变形温度、变形速度和应力状态对楔横轧成形过程中轧件内部塑性的影响。得到了轧件心部材料的受力状态为两向拉应力,一向压应力;轧件心部材料的应变状态为两向拉伸变形,一向压缩变形。指出在楔横轧成形过程中,变形温度和变形速率的变化不大,对轧件心部的塑性影响较小,轧件心部的受力和变形状态降低了轧件的塑性成形能力,是导致轧件心部破坏的内在原因。分析了现有的韧性破坏准则,结合楔横轧变形特点、受力状态及内部缺陷产生的主导因素,选定了一种能够较好适用于分析楔横轧内部韧性损伤的破坏准则。应用这一准则得到了轧件内部损伤分布及其变化特点,研究了变形参数和变形量分配对轧件内部损伤的影响,确定了预防轧件内部疏松缺陷的工艺设计及变形量分配原则,应用于实际生产中的工艺模具设计,收到了较好的效果。