作为石油天然气等设备的关键零部件,大直径球阀阀芯使用环境恶劣、产品质量和寿命要求高,传统上采用实心钢坯锻造而成。采用空心坯可实现短流程生产制造、同时可节约钢材、降低能耗,符合国家绿色制造战略发展趋势。研究空心坯锻造球阀阀芯工艺,具有一定的理论和生产指导意义。与实心坯可通过冲孔工艺去除内部冶金缺陷不同,空心坯内部存在的冶金缺陷不可去除,只能通过锻造工艺来解决。因此,空心坯内部的空洞闭合也就成了行业研究的重点。本文以DEFORM3D模拟软件为平台研究空心坯内部空洞的闭合。首先建立材料（Q345E钢）模型,同时在体积能率与塑性能率之比的T函数判据的基础上增加系数k得到V函数,然后分析镦粗过程中空洞内各点在闭合过程中V函数的变化规律。结果显示:各参数在空洞闭合的瞬间都有明显的突变,其中代表体积不变的静水应变速率并不为0。与传统的空洞闭合判据相比较,得出V函数在判断空洞闭合时具有明显的凸显性。空心坯预锻工艺包括镦粗和拔长,通过研究空心坯锻造时所需的压下量来确定球阀阀芯的预锻工艺。通过利用V函数判断不同锻造方式下空洞的闭合情况,得出镦粗与拔长相结合对缺陷的闭合更加有利的结论。同时针对空心坯镦粗过程中内部容易产生失稳影响后续锻造的进行,采用带芯轴的镦粗工艺。从模拟结果看,空洞的临界闭合量都有所下降,并且空洞闭合所需的临界压下量随高厚比的增加而增加,但最大不超过40%,从而为球阀阀芯预锻工艺提供参考。通过对球阀阀芯整体锻造过程进行研究,发现镦粗完成后心部组织得到很好的改善。同时拔长完后,整体工件基本上都发生了再结晶,整体工件的再结晶百分数都显著提高,晶粒得到明显的细化。通过对环件的锻透性进行分析确定了环锻过程的工艺参数,说明在计算工艺参数下锻件有很好的锻透性,同时整体工件成型较好。