钩尾框是货车重要的连接部件,随着铁路运输需求的增加,铁路货车重载提速备受关注,钩尾框作为缓冲装置重要组成部分,对其性能的要求也在不断提高。致使钩尾框的成形工艺的发展和研究显得尤为重要。钩尾框成形工艺主要经历了铸造锻造两个过程,目前,钩尾框锻造工艺制坯过程主要采用的是辊锻工艺。随着加工制造业越来越向着自动化、智能化生产发展,辊锻工艺具有容易实现自动化、生产效率高、节约金属材料、提高锻件的内在质量、劳动条件好等特点,目前应用很广泛,主要用于长轴类锻件的制坯或成形。本论文研究的16型钩尾框采用的是制坯辊锻-整体模锻工艺。本论文对铁路货车用钩尾框辊锻成形过程中变形规律分析、工艺方案优化、模具设计、防失稳槽结构在辊锻模中的应用以及防失稳槽结构的优化等问题进行深入的理论研究和试验验证。随着计算机模拟技术的飞速发展,有限元分析在模拟锻造成形过程得到了广泛的应用和发展,对于优化模具设计、控制辊锻件质量有极为重要的意义。基于Qform三维模拟软件模拟分析16型钩尾框的辊锻变形过程,得到了四道次辊锻件的形状尺寸、温度场、应力场、应变场等结果。通过对模拟结果进行分析,优化辊锻模设计参数,得出辊锻过程出现缺陷的机理,提出解决缺陷的方案。辊锻变形过程中,辊锻件长度受坯料温度、模具间隙的影响,模具间隙在1mm~6mm区间取值,坯料温度在1175℃~1250℃区间取值,多组数据分组进行模拟分析,得出16型钩尾框辊锻件长度与辊锻模具间隙、初始坯料温度的关系。通过点线追踪的方法,深入分析16型钩尾框辊锻过程产生失稳现象的原因,提出防失稳槽结构预防解决辊锻成形过程失稳现象,并通过正交实验方法优化了防失稳槽结构。通过在辊锻模中添加防失稳槽结构,提高了辊锻件的质量并能更好的配合模锻工序,同时也对降低锻造载荷、减少模具磨损起到了重要的作用。本论文研究结果表明:通过数值模拟分析优化辊锻模设计参数,为后续1250mm辊锻机上辊锻工艺设计提供参考。针对16型钩尾框辊锻过程失稳现象,首次提出的防失稳槽结构,该结构解决失稳问题效果显著,采用防失稳槽结构解决失稳问题的方法可以推广到其它有失稳现象的长弧线辊锻模中。