楔横轧轴类零件技术是轧制学科与锻造学科交叉范畴的塑性成形新技术。该技术具有生产效率高、节约原材料、成本低等优点而广泛应用于铁路车辆车轴、拖拉机轴等大、中、小型阶梯轴类关键零件的加工制造。本论文主要研究了采用二辊楔横轧不均匀温度场复合轧制的方法轧制细长锥形阶梯轴。这种轴来源于一种新型的建筑工程器材，而且其在机械工程领域也有广泛的应用空间。当采用实心圆棒材为坯料时由于成品件过细过长且阶梯段断面收缩率较大等原因很难轧制成形；鉴于此，采用外部轴套、内部芯棒复合轧制，即将两件采用楔横轧轧制的方法压和在一起，最后在两件之间满足一定拉压轴向力的方法得到相应的成品件。本文在楔横轧普通件轧制原理的基础上，重点对楔横轧复合轧制细长阶梯轴的方法进行了探索研究。由于二辊空心轧制容易产生轧件椭圆化的现象，而复合轧制时芯棒又进一步加剧了外轴套椭圆化的趋势，致使轧制完成后两件间产生一定间隙而达不到相应的要求。首先在模具的设计上通过前人对空心件轧制的研究及其总结的规律，尽量通过改进工艺参数，降低椭圆化趋势；其次本文开创性的采用降低外轴套温度同时升高芯棒温度即不均匀温度场轧制的方法，进一步减小椭圆化，最终轧制成所需的成品件。本文首先通过DEFORM有限元模拟仿真的方法，证明了不均匀温度场这种方法在二辊楔横轧复合轧制时，对改善外轴套椭圆化趋势，减小外轴套与芯棒间的间隙，增大芯棒的压下量及加强芯棒金属流动性的显著作用，并在此基础上选出了较合适的初始温度；其次采用不均匀温度场复合轧制的方法，对所要轧制的细长锥形阶梯轴进行了仿真轧制，对比圆棒料实心轧制应力应变规律，得出了符合要求的成品件。