楔横轧是一种先进的近净成形技术,具备生产效率高、节材率高、轧件精度高等优点。在楔横轧技术的实际生产中,多台阶轴成形时,轧件容易出现内部中空疏松、外部台阶螺旋状斜面等缺陷,导致零件尺寸、质量都不满足要求,且轧件疲劳寿命大大降低。由于楔横轧多台阶轴三维弹塑性成形过程复杂,因此国内外相关文献大多针对小型、简单的楔横轧轴类件成形缺陷进行研究,关于复杂多台阶轴类件轧制成形时出现的轴端疏松及台阶螺旋状斜面等缺陷的研究文献很少。以实际生产中的多台阶复杂轴件汽车输出轴为研究对象,对该轴的轧制工艺方案进行分析,结合文献及实际轧制经验,确定了该轧件毛坯尺寸(直径与长度)、轧机型号、料头位置等,给定了热态毛坯尺寸、模具槽形、模具楔形、模具破瓣位置和楔挡板的设计方法,利用Deform 6.0有限元模拟软件建立了汽车输出轴楔横轧轧制模型。借助Deform 6.0有限元模拟软件分析汽车输出轴这一多台阶轴的变形规律及轧件内部缺陷形成规律,考虑工艺参数的交互影响,设定了成形角α、展宽角β、轧制温度T三因素三水平的正交实验,并结合实际轧制实验,得到了楔横轧技术中三个主要工艺参数成形角α=22°、展宽角β=8.41°和轧制温度T=1100℃最优组合。分析了轧件螺旋状斜面缺陷,研究轧齐曲线对轧件不同位置直角台阶的影响规律。根据体积平衡原理,建立在轧齐曲线作用下的模具楔形体积V_d与其对应的轧件台阶体积V的平衡关系。最后根据制件台阶轴端体积变化规律,利用各参数和条件建立了线性函数的轧齐曲线方程,并采用有限元模拟和轧制实验相结合的方式对该轧齐曲线进行了验证,研究结果减少了台阶轧齐修复次数以及提高了轧齐数据的准确性。研究结果显示,成形角α和轧制温度T是轧件发生内部中空疏松的关键因素;模具轧齐曲线是影响轧件发生外部螺旋状斜面的关键因素。利用有限元模拟和轧制实验相结合的方法,针对上述缺陷提供了行之有效的解决方案,给出了基于复杂多台阶轴的新型轧齐曲线方程,研究结果为多台阶轴的实际生产提供了理论依据。