TC4钛合金具有良好的耐蚀性、比重小、比强度高、与人体的亲和性优良等特点，由其加工而成的棒材广泛的应用于石油、化工、国防、医药卫生、航空航天等领域。目前，钛合金棒、线材的矫直技术也越来越受到国内外厂商的重视。但由于钛合金本身具有屈强比高，弹性模量小，常温下回弹严重的特点，这使得钛合金小直径线材盘元的常温矫直变得十分困难，且国内对钛合金盘元矫直的相关研究相对较少，因此开展对钛合金盘元矫直工艺研究具有较大的现实意义。本文在分析了TC4钛合金从常温到高温下力学性能的基础上，以现有的经典矫直理论为指导，通过理论计算、数值模拟与实际矫直试验相结合的方法，对TC4钛合金线材热矫直过程中的弹塑性行为、压下量与残余曲率比的关系、矫直后线材残余应力状况等进行了研究，为钛合金线材盘元矫直的实际应用提供了一定的理论依据和科学指导。本文对现有矫直理论进行了总结归纳，结合课题需要着重研究了平行辊矫直原理，并归纳了平行辊矫直的理论计算方法。在参考现有平行辊矫直装置的结构尺寸的基础上，结合理论计算，初步确定了钛合金热矫直装置的结构参数，利用MATLAB GUI软件平台对不同温度下平行辊矫直过程的工艺参数进行了理论计算。在此过程中利用ABAQUS商用有限元软件对矫直过程进行了数值模拟，并以此验证了矫直装置的结构参数和由理论计算得到的工艺参数的合理性。在综合分析MATLAB计算结果和ABAQUS软件的数值模拟结果的基础上，对钛合金平行辊热矫直系统进行了详细结构设计。最终，在700℃下采用了两种变形策略进行了试矫直试验。通过上述研究，本文分析了TC4钛合金矫直过程中的弹塑性变形规律，并在此过程中利用MATLAB软件开发了用于平行辊矫直的工艺参数计算软件。在理论计算与数值模拟基础上设计了一套用于钛合金矫直的简单设备。最终，对比分析了达到直线度要求情况下的实际矫直实验工艺参数与理论计算值之间的差异，并以此对MATLAB软件的计算过程做了相应的修正。