大型7050高强铝合金环件是一种大量应用于运载火箭的关键承力零部件。对其成形质量和性能有极高的要求。而环件径轴向轧制成形是生产7050铝合金无缝环件的主要工艺方法。目前大型异形环件的径轴向轧制过程面临着许多问题和困难,首先就是轧制过程中的稳定性控制,异形环件的截面材料流动复杂,稳定性难以控制,各轧辊运动之间的不协调,容易导致环件出现椭圆度大,轧制过程稳定性差,环件报废等情况。其次是对于环件微观组织的把控,由于环件径轴向轧制复杂的动态局部变形和变化的成形条件使得对于环件的组织变得难以预测和调控。本文主要围绕大型7050铝合金环件的径轴向轧制过程中轧制稳定性的控制和微观组织演变的预测开展研究。首先,广义化锥形环件的各尺寸,通过体积不变原理,计算锥形环件壁厚与外径之间的关系,推导出适合所有环件的以外径匀速增长条件设计的芯辊进给曲线。并基于Abaqus平台,开发了环件轧辊闭环控制系统,通过在环件设置传感器,实时获取传感器位置的变化,计算得出异形环件的外径变化。反馈给其余轧辊,用于导向辊、锥辊以及芯辊的控制,实现闭环控制。其中,对于芯辊,反馈体使用环件轧制过程中的椭圆度的变化,利于提高异形环件轧制过程的稳定性,降低环件椭圆度。根据7050铝合金热压缩实验,建立高温7050流变模型。基于上述结果,建立三维7050铝合金锥形环件径向轴向轧制有限元模型。为了让计算结果能够应用于实际生产,建立起锥形环件芯辊径向进给约束条件的设计。根据矩形环件的静力学条件,通过锥形环件切片法,求得了适用于锥形环件的约束条件,包括咬入条件、锻透条件、轧制力能限制、以及环件外径最大增速条件限制。根据有限元以及实际生产实验的结果,验证了该约束条件的有效性。通过轧制态7050铝合金的等温保温实验,基于Python开发了7050铝合金微观组织演变的元胞自动机模型。根据实验的晶粒演化形态,建立了轧制位错密度不等的初始组织,模拟结果与实验结果契合度高。表明了该有限元模型可有效的预测7050铝合金再结晶晶粒大小、体积分数等微观组织演变。并根据实验结果,统一了元胞自动机时间步长与真实时间的对应关系,搭建了耦合宏微观的桥梁。建立了环件轧制过程中的位错密度演化模型,变形过程中晶粒的拓扑变形模型,结合前章验证的7050铝合金再结晶形核及生长的元胞自动机模型。实现环件轧制过程微观演变的元胞自动机模型。通过三维锥形环件径轴向稳定轧制的有限元模型完成宏观轧制过程,提取应变、温度场作为微观演变模型的输入条件,实现了环件轧制过程的宏微观耦合模拟分析。结果表明,环件轧制过程中时间较短,再结晶的大角度晶界晶粒,平均晶粒尺寸较小。根据耦合的宏微观模型,研究了环件外径增长速度、坯料温度对于7050锥形环件轧制稳定性,以及微观组织的影响。通过CCD试验设计。建立了环件外径增速、坯料温度对于轧制稳定性以及微观组织演变的响应面模型,结果表明:在所设计的参数范围内,环件外径增速对于各响应值的影响高于温度。结合4组响应面模型的分析,得到最优解的工艺参数为外径增速6.0mm/s以及430℃的初始坯料温度。