轴类零件广泛应用于当前工业的各个领域,在使用过程中经常承受较大载荷和摩擦磨损,对其有很高的性能质量要求。为应对当前形势下的资源匮乏,出于节能节材的需要,楔横轧技术以其高效节材的优点脱颖而出,广泛应用于汽车、建筑等领域的轴类零件生产。楔横轧工艺的材料利用率可达90%以上,显著降低生产成本。虽然楔横轧技术已经广泛的应用于实际生产,但是楔横轧成形还存在一些问题,其工艺设计还有一些不确定的因素。首先,楔横轧成形设计复杂,各工艺参数之间相互影响大,工艺参数的确定依赖于经验。其次,在成形过程中锻件心部易产生一些缺陷,产生缺陷的原因与塑性成形机理有关系,而经验设计不宜找出原因,为楔横轧工艺的实际应用带来了一定困难。所以对轴类件进行楔横轧成形变形机理研究和工艺的精细设计有着重要的现实意义。本文以某型号变速箱中间轴为研究对象,根据楔横轧成形原理,利用有限元技术与物理实验相结合的方法对变速箱中间轴进行楔横轧工艺设计；通过有限元方法对温度场、等效应变场、力能参数及奥氏体晶粒尺寸等的变化进行研究分析,实现了对成形过程中晶粒尺寸变化的预测；对成形过程中心部疏松缺陷问题进行研究,分析其产生机理,并探究不同工艺参数对心部质量的影响,为楔横轧的模具设计提供重要的参考价值。具体研究内容如下：(1)根据楔横轧成形原理,进行了某型号变速箱中间轴的楔横轧成形工艺设计和楔横轧成形过程数值模拟。分析成形过程中的温度场,等效应变场及力能参数随时间的变化规律,保证了设计方案的可靠性。(2)对楔横轧成形过程中的心部疏松缺陷进行研究,分析了其产生机理,并通过有限元方法研究了不同工艺参数对心部成形质量的影响,得到相关参数对心部缺陷的影响大小。(3)通过奥氏体晶粒长大物理试验,建立20CrMnTiH钢的奥氏体晶粒长大演化模型。结合文献中提供数据,综合考虑动态再结晶与晶粒长大机制的影响,完成了对楔横轧成形与等温正火过程中奥氏体晶粒尺寸演变的预测。