多台阶轴类零件是汽车整车、摩托车上常见的一种轴类零件。传统机械加工时材料损耗大，生产效率低，不能满足该类产品大批量生产的需求。目前，该类产品采用冷挤压方法加工，可避免机械加工的不足，保留金属流线连续，提高零件的力学性能。但是多台阶轴类零件在冷挤压成形时，需要多次缩径及镦粗成形多个台阶，易产生缩径时弯曲变形和镦粗时易发生镦粗失稳及填充不饱满的缺陷。因此，如何避免弯曲变形量和镦粗时的缺陷，是冷挤压成形多台阶轴类零件的关键。本文以某型微车发动机主轴为研究对象，分析了多台阶轴类零件的结构特点，制定了“缩径+聚料+镦粗”的工艺方案成形多台阶轴类零件。运用软件Deform-3D对成形过程进行数值模拟，研究了各个工艺参数对成形质量的影响规律，确定了合理的工艺参数，控制缩径时弯曲变形量符合生产要求；结合了实验设计方法，拟合了缩径弯曲变形量的预测方程。“聚料+镦粗”降低了镦粗极限，但不能彻底解决上模具的充填不饱满缺陷，提出了端面制凹“聚料+镦粗”的新方法。该工艺方案减少了坯料端部与模具之间的接触面积，降低了两者之间的摩擦，加大了金属径向流动，从而避免了上模具的填充不饱满。借助软件Deform-3D数值模拟端面制凹“聚料+镦粗”成形过程，取得了良好的成形质量。根据上述的研究结果，在现有设备条件下，对该轴进行了冷挤压工艺试验，试验结果表明，冷挤压成形零件尺寸满足设计尺寸要求，填充饱满，优化后的工艺参数成功地降低了成形力，验证了数值模拟结果的正确性。