随着交通运输业的快速发展,各种轴类零件的需求量与日俱增,轻量化技术是汽车零部件制造的重要发展方向,在保证足够强度的前提下使零部件薄壁化、空心化是实现汽车轻量化的主要途径之一。变截面空心轴类件的需求量在汽车行业中不断增加,对其机械特性和力学性能的要求较高。汽车半轴套管做为变截面等内径空心轴类件的代表,它是连接汽车后轮与后桥的结构件,是一个关键基础保安件,其质量好坏直接决定车辆的行驶安全性与可靠性。楔横轧工艺以其高效、节材、产品综合力学性能好等优势在成形轴类零件上得到了广泛的应用。本文以等内径汽车半轴套管变截面段为研究模型,采用Pro/E软件为建模工具,运用大型有限元计算仿真软件DEFORM-3D,建立楔横轧变截面等内径空心轴类零件的有限元模型,对整个成形过程进行仿真分析,对轧件的应力应变场、温度场和金属流动规律进行了研究,并揭示了轧件成形过程中横截面椭圆度产生的原因是横向应力和径向应力分布不均导致截面出现压扁和扭曲现象。针对空心轴类件的宏观成形特点和40Cr材料的微观组织演变,研究了工艺参数对椭圆度规律和微观组织演变规律的影响,在本模型条件下得到了楔横轧变截面等内径空心轴类零件最优工艺参数,成形角为40°、展宽角为3°、轧制温度为950℃、原始相对壁厚为0.625。最后通过轧制实验和金相腐蚀实验验证有限元模拟结果的可靠性以及变截面等内径空心轴类件的成形质量和微观组织演变规律理论的可行性。本文对楔横轧成形等内径汽车半轴套管变截面段的理论和实验研究为等内径汽车半轴套实现专业化和批量化生产奠定了理论基础。