空,心轴类零件在汽车、机械等领域有着广泛的应用,伴随产品小批量多规格的发展趋势,开发新的高效率柔性成形新工艺显得尤为紧迫和必要。本论文是国家自然科学基金《空心轴类零件柔性轧挤复合成形机理的模拟及实验研究》部分重要研究内容,论文对柔性轧挤复合成形工艺进行了较为深入的研究。本文通过数值模拟和实验相结合的方式,对柔性轧挤复合成形工艺进行了分析。建立了空心件轧挤过程三维有限元模型,采用有限元模拟计算方法,对轧制过程中的材料流动规律、旋转条件、材料中心损伤演变与顶头受力等成形中的关键问题进行了深入研究。改进设计了实验装置,完成了热轧实验,得到初步的实验结果。研究结果深化了对这一新工艺的认识,对于柔性轧挤工艺成形阶梯轴的参数优化和实验装置结构设计具有一定的参考意义。通过数值计算,对旋转条件的分析,得到了摩擦系数与单边压下量,咬入角,顶头夹角的关系,为模拟计算和工艺实验参数的选择提供了理论依据。利用DEFORM数值模拟软件,对柔性轧挤成形进行了基于Oyane断裂准则和剪切摩擦模型的二维及三维模拟分析,得到了实心棒坯和管坯成形时的损伤演变规律,指出为改善顶头受力状态,顶头位置应距离咬入中心较远为宜。通过多组模拟计算,得到了优化的工艺参数,得到了力能参数,为实验机构的强度和刚度设计提供了依据。通过改进和完善原有实心辊轧实验装置,设计制作了顶头夹持器,完成了空心轴类件的轧挤热成形实验,对模拟实验结果进行了验证。研究了不同工艺参数下的轧挤时出现心部疏松的规律,当坯料轧挤的截面收缩率在0.2-0.38时,不易产生心部孔腔,多次轧制有利于裂纹的产生,轧轮单边的压下量越大,越容易产生心部裂纹。心部宏观空洞的形状为星状裂纹,宏观空洞产生后,再进行顶头的进给,易产生内表面折叠,因此顶头进给时间应以宏观空洞产生前最佳。