环形轧制技术是机械零件制造技术与轧制技术交叉结合而成的无缝环形零件塑性成形先进制造技术。与传统的环件自由锻成形工艺相比,该工艺具有生产效率高、产品质量好、能源消耗少、适用范围广等优点,在重型机械、火车、能源、航空航天等许多工业领域得到了日益广泛的应用。环件径轴向轧制工艺过程是多因素耦合作用下的复杂动态变形过程,目前对其研究较少,导致实际生产工艺设计中缺乏理论指导,严重制约了该工艺的进一步应用与发展。本文首先在环件径向轧制的基础上,研究了环件径轴向轧制过程中复杂的运动学关系。推导出了环件直径增长与旋转运动的速度和加速度计算公式,并对芯辊与轴向锥辊的进给运动以及驱动辊与轴向锥辊的旋转轧制运动进行了分析,推导了各轧制进给速度和旋转速度的合理取值范围,最后通过对导向辊运动轨迹的分析,导出了轧制过程中任一时刻导向辊的位移公式。根据环件径轴向轧制的实际工作原理,以ABAQUS软件为平台,建立了大型环件径轴向轧制有限元模型。结合具体的轧制工艺参数,从几何尺寸、材料性质、接触条件、边界条件、网格划分等方面,详细阐述了有限元模型的建模过程与方法,并对模拟结果进行了分析。根据三种内凹形截面环件的变形特点,分别分析了三种截面环件在径轴向轧制工艺中的运动学规律。通过ABAQUS软件的有限元建模,分别对三种截面环件进行仿真模拟,揭示了内凹形截面环件成形过程中应力和应变分布与演变规律的相同点。以U形截面环件径轴向轧制成形为例,应用有限元模拟和径轴向轧制理论分析,研究了驱动辊转速和芯辊进给速度对环件轧制变形的影响规律,研究结果为实际生产过程中制定最优的轧制工艺提供了理论指导。