现代石化、电力、冶金工业的飞速发展,要求重型机械制造业能提供优质大型环形锻件。大型环形锻件是由钢锭开坯锻造而成的,钢锭内部不可避免地存在偏析、疏松及微裂纹等冶金缺陷。为了获得优质环件,锻造成形过程既要保证环件尺寸精度,又要保证锻件内部,尤其是缺陷区域不出现拉应力,并减小刚区效应现象的影响。因此,对其展开研究,具有重要的理论和实际意义。以DEFORM软件为平台,本文对大型环件成形的主要工艺——马杠扩孔过程进行有限元模拟,得出大型环件内部变形区域温度随时间变化的规律,并分析不同压下条件时得到的环件尺寸和圆度,为改进成形工艺提供依据。研究大型环件扩孔过程的宽展规律,得到不同工艺参数对扩孔宽展量的影响;研究大型环件扩孔时变形区内的应力状态,得到不同工艺参数对变形区应力状态的影响,以求消除环件内部的缺陷。提出刚区效应现象,得到环件不同方向上的刚区形状,研究摩擦对刚区形状的影响规律,以求减弱刚区效应现象对变形的不利影响。依据相似准则,利用小型铅试件进行扩孔过程的物理模拟实验,验证有限元模拟理论成果的可靠性。本文凭借数值分析理论的严谨性给出大型环件扩孔过程的变形情况。依据本文的分析结果及规律曲线,可以对扩孔工艺进行优化,有效保证环件尺寸精度、消除环件的内部缺陷。这一工作有助于大型环件成形理论与工艺的进一步完善与发展——由经验分析、定性分析走向定量分析。