径-轴向辗环是利用径-轴向辗环机使环坯产生连续局部塑性变形，进而实现环坯直径增大，壁厚减薄，截面轮廓逐渐成形的塑性成形工艺，是无缝环件的主要成形方法。目前，在大型环件径-轴向辗环的研究中，大多为给定毛坯尺寸确定其相应的轧制策略，与毛坯尺寸相关的研究很少，毛坯尺寸是影响环件成形的重要因素，因此研究大型环件成形过程中毛坯尺寸和工艺参数具有重要意义。本文研究了外径1320mm，内径1081mm和高度350mm的大型环件成形过程，根据实际生产数据利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对制坯和辗环进行数值模拟，同时设计了每一道工序的毛坯尺寸。建立了镦粗过程的有限元模型进行数值模拟，得到镦粗的三个变形区：难变形区、小变形区和易变形区；镦粗后产生鼓形，鼓形导致锻件外表面产生了较大的切向拉应力，如果切向拉应力超过材料的抗拉强度可能导致锻件产生纵向裂纹；模拟镦粗力值接近理论镦粗力值，验证了镦粗数值模拟的正确性。分析了工艺参数对镦粗过程的影响，得到随着毛坯高径比的增大，锻件的畸变程度增加但所需要的力减小；摩擦系数增大，锻件的畸变程度和所需要的力增大，为镦粗毛坯尺寸的设计提供依据。对冲盲孔过程进行数值模拟，得到冲盲孔时锻件的应力和应变分布；冲盲孔力随着行程的增加而增大。分析了工艺参数的影响，得到冲头直径大、冲头圆角半径小时所需要的冲盲孔力较大同时锻件畸变严重。对冲连皮过程进行数值模拟，得到随着行程的增加锻件的应变值逐渐增大；模拟得到的冲连皮力接近理论值，验证数值模拟的正确性；同时得到冲连皮力随着冲头直径和连皮厚度的增加而变大，为设计辗环内径尺寸奠定基础。对D53K-2500A辗环机辗环过程进行了数值模拟，得到辗环时环件的应力、应变和变形分布，以及轧辊的轧辊力随时间的变化曲线，为优化工艺参数提供依据；并对模拟过程中出现的问题进行分析提出解决方法。以降低设备吨位和均匀变形为设计目标，结合体积不变条件，设计了各工序的毛坯尺寸，并进行相应的数值模拟。结果表明，采用设计的毛坯尺寸可行；镦粗和冲盲孔工序成形时所需的力降低，同时锻件的畸变程度减小。实验结果为以后的实际生产提供了必要的依据。