钛合金被广泛应用于航空航天工业，其中复杂断面异型材主要采用锻造、挤压、旋压、环轧等塑性成形方式生产，这些生产方式普遍存在生产周期长，材料利用率低，模具费用昂贵等弱点。本文以飞机发动机外涵道用TC4（Ti-6Al-4V）钛合金异型环件的坯料为研究对象，针对目前采用的成型工艺(主要为锻造及机械加工)成材率低于10%的现象，研究了新的轧制成型工艺，研究成果具有一定理论及应用研究价值，对该产品的工业化生产有重要指导意义。本文依据轧制成形理论，采用刚塑性有限元数值模拟技术，利用UG及DEFORM数值模拟平台，建立了TC4异型材热轧成型有限元数值模型。根据异型材轧制孔型设计原则，以获得塑性变形均匀性为主要目标，模拟分析了单根坯料非对称轧制方案及双根坯料对称轧制再切割为单根坯料的方案，通过对比分析不同轧制方案轧件热力参数分布规律，因对称轧制方式明显具有塑性变形均匀的特点，优选对称成型轧制方案；为获得良好的轧制咬入能力，同时满足最大轧制力限制条件，优化确定了矩形坯料去掉四个角的异型坯料形状及几何尺寸；以获得轧件预期几何尺寸及变形均匀性为目标，考虑轧辊强度要求，同时为节约生产成本，优化制定了同一个对称轧制孔型，通过改变辊缝改变压下率的三道次轧制工艺，三道次轧件断面收缩率分别为29%，27%，34%。依据有限元数值模拟结果，选用5CrNiMo为原料制作了轧制工具轧辊，并完成了试验轧制。通过对轧后轧件几何尺寸的测量及组织分析，模拟结果和试验结果尺寸误差在10%以内，组织形貌良好，验证了有限元数值模型的准确性，成功获得了期望的TC4异型材。