机车车轮是机车最重要的承载零件,对机车的安全性和平稳性有着关键性的影响。随着轨道列车在世界范围内的再度振兴,我国的轨道列车事业特别是高速列车获得了长足的发展。机车的高速化、重载化对车轮的质量提出了更高的要求,而合理的车轮热成形工艺正是确保车轮内在质量和形状尺寸精度的基础。因此,深入研究车轮的生产工艺对促进我国轨道交通事业的发展具有重要意义。本文以整体式车轮的热成形工艺为研究对象。首先通过热压缩实验得到了材料的真实应力-应变关系曲线,以此为基础采用DEFORM-3D建立了锻造过程的有限元模型,研究了锻造过程中的材料流动规律和静水压力分布,分析了坯料和模具位置、模具倾斜、坯料质量、温度及锻造速度对车轮成形的影响并与实验结果进行了比较。采用DEFORM-3D建立了车轮轧制过程三维有限元分析模型,通过建立轧制过程稳定变形条件开发了轧辊进给速度控制方法。通过轧制力对比验证了模型和稳态条件的可靠性;分析了轧制过程中材料的流动规律和温度对车轮轧制过程的影响。通过提出折叠缺陷判定准则并与DEFORM软件集成尝试解决了微小折叠难以直接通过有限元模拟判定的问题,采用此方法分析了正常工况的模拟结果并与实际生产结果进行了对比,并且还分析了一种典型异常工况的模拟结果并与实验结果对比,对比结果均显示此准则有一定的准确性。分析了两种典型缺陷的成因并提出了工艺制定准则和改进建议。