随着经济建设的发展，国内各行业对矿产资源产品和电力能源需求量日益增多，各种类型的凿岩钎具需求都呈现大幅度增长的趋势，对钎具用钢的产品质量要求也随之提高，尤其是需求量巨大的小型凿岩钎杆。凿岩用小型钎杆工作条件十分恶劣，钎杆工作时不仅承受拉压、弯曲、扭转应力的作用，而且芯孔受到高压水的冲击腐蚀，中空钢的使用寿命非常低。改善中空钢的内在质量是解决其寿命问题的重要手段，制定合理的钎钢轧制生产工艺是解决其质量的重要环节。在中空钢轧制工艺中，孔型系统设计的优劣是实现高质量中空钢轧制的关键。伴随着计算机技术的迅速发展，结合孔型设计理论，有限单元法，以及设计人员的经验和遗传算法，计算机辅助孔型优化设计得以实现。因此，本文的主要目的就是从钎钢的生产工艺出发，对轧制过程进行分析研究，借助计算机辅助以及轧制理论，优化设计合理的中空钢轧制孔型工艺参数，改善中空钢芯孔的椭圆度和偏心度问题。本文以中空钢机械钻孔法轧制过程为研究目标，利用DEFORM-3D有限元软件对中空钢轧制过程进行分析研究，分析各道次轧件轧制变形过程，得出各道次轧制力、温度场、等效应力场、等效应变场、以及轧件的几何尺寸、椭圆度和偏心度变化情况，找出影响轧材芯孔椭圆度和偏心度的主要原因(初始坯料温度场分布、孔型非对称度、压下量)，最终确定在原孔型系统第6、7道次对偏心度调整，在第21道次对椭圆度调整。以椭圆度和偏心度为优化目标，将正交试验、非线性回归、遗传算法和有限元模拟分析相结合，分析孔型非对称度、压下量对偏心度的影响规律，压下量对椭圆度的影响规律，并得到最优孔型参数，保证产品几何尺寸。以铅为材料，对中空钢的非对称轧制进行了实验研究，主要分析和验证了孔型非对称度、压下量对轧材芯孔偏心度的影响规律，压下量对轧材芯孔椭圆度的影响规律，对比轧制实验与有限元模拟尺寸精度和轧制力，二者有较好的吻合，从而验证有限元计算结果的正确性和可靠性。