利用楔横轧技术制造的轴类零件在铁路和机动车辆等行业已得到广泛应用。随着我国交通运输业的快速发展,传动轴类零件直径显著增加,研究高效节能的新工艺,生产大型轴类件是社会和市场发展的迫切需求。然而,由于曼内斯曼效应,楔横轧件心部质量极大下降。针对此问题,采用不均匀温度场方法,可以消弱心部横向拉应力,增强心部塑性变形能力,以达到改善心部质量的目的。本文以轧件直径和断面收缩率为变量,借助有限元分析工具进行了理论分析,以获取合理不均匀温度场的相关冷却系数为研究目标,对探索合理不均匀温度场方法的实际应用具有重要意义。利用滑移线理论分析得到二板横压圆截面棒料时压下率与心部横向拉应力关系曲线,获得不同压下率下心部横向拉应力为0时径宽比。在此曲线指导下,以不同直径和不同压下率为研究变量,通过二维数值模拟分析得到不均匀温度场理想外硬壳层厚度和温度。通过上述得到的结论,在相应的轧件直径和断面收缩率下,利用三维数值模拟,分析理想不均匀温度场下楔横轧件心部应力应变状态,得到二辊楔横轧变形过程与二板横压圆棒料变形过程不完全相同。随着断面收缩率的增大,横向拉应力减小,但轴向拉应力相对增大,致使平均应力几乎不变。以平均应力作为判断心部质量标准,获得了轧件直径与理想不均匀温度场外硬壳层厚度关系曲线。根据理想不均匀温度场分析结果,以轧件直径、水冷换热系数和水冷时间为研究变量,模拟了合理不均匀温度场的获取方法,为不均匀温度场应用于中大直径轴类件的楔横轧加工提供理论依据。