高铁轴承环作为高铁传动系统关键零部件,在工作环境中承受较大的径向力和单一方向的轴向力,要求具有高承载能力和高可靠性的特点。对于中小型轴承环而言,传统的锻造工艺流程大致为棒料镦粗、成型、冲连皮平端面、环件轧制等,工艺流程长、成形参数众多,控制轴承环的制造质量存在较大的困难。而且轴承环的主要失效形式是疲劳剥落,而金属流线对疲劳剥落具有重要影响。目前的研究大多关注在环坯设计和环件轧制工艺,而针对轴承环金属流线的研究开展较少。因此,本文采用理论分析、有限元模拟和成形试验的方法,开展轴承环成形过程金属流线演变规律及控制优化方法研究。采用塑形成形理论,研究了矩形轴承环环坯尺寸设计方法,推导了矩形环坯尺寸计算公式;采用不同的环坯设计原则,针对异形轴承环设计了3种形状的环坯;提出了一种外单锥型环坯尺寸设计方法,采用有限元仿真和成形试验,验证了设计方法的正确性。建立矩形轴承环成形过程有限元模型,结合金属流线成形试验,验证了模型的可靠性。基于可靠的有限元模型,揭示了矩形轴承环成形过程金属流线的演变规律及流线缺陷的形成机理,探讨了环坯尺寸和成形参数对矩形轴承环金属流线的影响规律,进而提出了基于流线优化控制的成形工艺方案。在矩形轴承环金属流线研究的基础上,建立异形轴承环成形过程有限元模型,结合模拟结果,揭示了异形轴承环成形过程金属流线的演变规律及流线缺陷的形成机理,探讨了环坯形状及尺寸和成形参数对异形轴承环金属流线的影响规律,进而提出了基于流线优化控制的成形工艺方案。