节约材料是金属塑性成形工艺开发和研究的永恒主题,精密体积成形特别是无飞边闭式锻造、多向锻造以及锻造自动化和智能化都需要体积分配精确的制坯工艺,楔横轧成形体积分配精确的优势适应了这一需求。目前楔横轧的变形原理和实际应用中的工艺技术已经相当成熟,但由于存在料头损失严重制约了材料利用率的进一步提高,已成为楔横轧技术进一步推广应用的不利因素。如能在此方向上有所突破,将为楔横轧工艺推广应用提供新的技术支撑,又有适应节能节材绿色成形技术推广应用的广阔前景。本文运用有限元模拟软件对楔横轧轧件的轧制过程进行了大量的数值模拟,并结合二次回归正交旋转组合设计法,研究了平端面下成形角、展宽角、断面收缩率及轧细长度四个工艺参数对轧件端部凹心发展的影响规律,借助DPS9.50数据分析软件,通过逐步回归法,得到了平端面下轧件端部凹心深度的回归模型,并通过工艺实验检验了该回归模型的可靠性和部分影响规律的准确性。确定了四个参数对轧件端部凹心深度影响的主次顺序。研究了坯料轧制过程中的旋转条件,采用理论分析与数值模拟的方法,通过分析平端面下坯料在最后轧制过程中的变形规律和变形内部应变场的分布,深入揭示了形成轧件端部凹心的原因,得到了轧件不产生凹心的最小刚端长度,提出采用坯料补偿法实现无料头损失的楔横轧成形工艺。着重研究了锥形端部和圆弧形端部下主要工艺参数对楔横轧轧件凹心深度的影响规律。研究表明:轧件的凹心深度与锥角大小成正比,与圆弧角大小成反比;两种异形端面下,凹心深度都随着断面收缩率和轧细长度的增大而增大。最后,通过实轧实验验证了采用异形端面的坯料来消除凹心的可行性。