随着机械工业和国民经济的发展，工业生产及基础建设等领域对变截面细长轴类产品的需求数量和精度也在逐渐增加。但是变截面细长轴在成型加工过程中特别容易由于刚度差异或是应力集中等问题而产生截面椭圆变形和轴线弯曲变形等缺陷，故在投入市场使用之前，需要对其进行进一步地矫直加工。对于此种具有特殊截面的细小型钢类产品的矫直问题，我们不仅要借鉴国内外各种关于型钢的矫直理论和经验，还要考虑轧件外形尺寸的特殊性。当前对此类轧件的矫直工艺的理论研究凤毛麟角，是矫直工艺理论研究中一个急需解决的难题。本课题基于弹塑性弯曲变形理论，分析了被矫直件在矫直过程中的受力及变形情况，结合被矫直件特殊的外形尺寸，最终选定了一种较为合理的矫直工艺，即三辊矫直。三个矫直辊在空间呈120°分布，且辊型根据来料的差异而不同，两个矫直辊是主动辊，另一个矫直辊是从动辊，负责压下。此种矫直工艺较其他相比，最大优势是可以更加高效地对一些细小多段变截面轴进行滚压矫直，且矫直精度符合用户要求。本文主要基于MARC有限元分析软件，同时借助三维绘图软件Solidworks和有限元分析软件Abaqus首次对此种类型的矫直方案进行了建模和多组有限元模拟仿真。通过分析对比模拟结果，在理论上更深层次地研究了此类轧件在矫直过程中的变形规律，以此来弥补实验数据的不足，节省大量的人力和物力。本文通过查阅大量相关文献，提出了考虑材料加工硬化时圆形棒材在矫直过程中各种曲率、弯矩、能耗与弯曲变形的关系式；提出了考虑材料加工硬化时的三辊矫直精度理论计算公式，利用理论计算验证了该课题的可行性；结合被矫轧件的特点计算出各项相关的矫直参数并利用MATLAB遗传算法工具箱对其进行了优化，包括矫直辊半径和矫直辊长度等，然后又分别推导出考虑矫直辊在矫直过程中发生弹塑性变形时的四种压下规程下的矫直辊辊型曲线，建立了矫直三维模型。基于大型有限元分析软件MARC，对矫直过程进行了模拟仿真，分析了轧件在矫直过程中的应力变化过程；分析了矫直后轧件内部的残余应力分布情况；分析了一些特定点在整个矫直进程中的变化规律。而且通过分析对比不同参数时的矫直精度，找出了不同参数对矫直精度的影响规律。这对进一步提高变截面细长轴类轧件的矫直精度有重要的指导意义，为设备的改进和实际的生产提供了可靠的理论支撑和指导。