随着我国电力、冶金、能源等行业的迅速发展,对大型无缝环件的需求不断增多,采用自由锻工艺生产大型环件效率低、时间长、成本高。而用辗环机生产环件具有诸多优点,因此以环轧工艺生产环形件已逐渐成为主要发展方向。环件轧制过程中受力复杂,涉及到直线进给运动、旋转轧制运动、导向运动以及环件本身的转动和直径扩大运动,而且各参数在轧制过程中是不断变化的,坯料的形状选择以及工艺参数的优化设计是环件轧制工艺研究的热点。轧环机最大锻透厚度是该设备的重要工艺参数,但其值的确定仍基于平砧下无摩擦有限高度块料拔长的滑移线解,这与环件轧制的实际情况有一定误差。为了研究环件轧制时压下量和锻透之间的关系,本文建立了环件轧制三维实体模型,运用刚塑性有限元软件DEFORM-3D,用塑性泥为模拟材料对环件轧制的锻透情况进行模拟,获得了不同压下量下的应变场和载荷行程曲线。在DNS200电子万能试验机上作塑性泥环坯压下实验,获得了不同压下量时小孔应变量和与载荷行程曲线。有限元模拟和实验研究的结果吻合良好。本文提出的压下量与锻透之间的关系为实际生产制定工艺奠定了基础。实验获得的行程载荷曲线可以为实际生产选择设备提供指导。模拟获得了轧制相对压下量和环件锻透之间的关系,环件塑性变形区从与芯辊接触处开始逐渐向中心扩展,直到和驱动辊一侧的塑性变形区相交,如果把塑性等效应变0.5%作为锻透标准,环件相对压下量1.4%可作为环件锻透的判断依据,这一结论可为实际生产作参考。针对环件中异型截面之一的内锥环件轧制的可行性作了分析,给出了环坯的设计公式,用DEFORM-3D软件模拟其半开式轧制过程,获得时间—应力场,时间—应变场,及时间—载荷曲线,为设计专用的辗环机提供了数据。