环件碾扩成形是通过连续的咬入孔型,使得环件产生局部塑性变形,内外轮廓成形,壁厚减小,直径扩大的一种成形工艺。具有节省材料,材料力学性能更好,尺寸精度更好,产品生产周期更短等优点。异形环件的碾扩成形是一个集传热学、运动学、动力学、塑性力学等多因素耦合的复杂成形过程。异形环件成形复杂,轮廓充形困难,进给速度适用范围更小。然而,现有研究对异形环件的涉猎不多,其碾扩理论也尚未完善。本文利用数值模拟的方法研究了某外凹槽环件、内台阶环件的成形工艺,推导了外凹槽环件、内台阶环件直径及直径增长速度,并设计了外凹槽环件毛坯、内台阶环件毛坯,根据毛坯尺寸设计了相应的外凹槽、内台阶环件相关模具,建立了外凹槽环件、内台阶环件的半闭式热碾扩有限元模型。外凹槽环件的成形应该分成不同的阶段,在不同的阶段环件应该采用不同的进给速度;半闭式碾扩的外凹槽环件,等效塑性应变由外凹槽处及内径表面向心部扩展;在外凹槽充形完成后碾扩力有一个增大的过程,应该适当地降低进给速度;半闭式碾扩使得环件表面温度下降较快,环件温度不均匀性变差,环件内径边缘处温度较低。采用半闭式环件碾扩成形内台阶环件时,芯辊进给速度大,有助于环件平均温度的上升以及提高环件的温度均匀性,应变均匀性;但是大的进给速度意味着环件成形时间的缩短,使得环件的平均应变低,环件变形不充分。