地铁车轮在运输中承担着支撑车体重量,承受车辆全部静、动载荷,传递驱动力、制动力,吸收摩擦热以及散热和保证列车在轨道上的运行和转向的作用,是地铁车辆重要的行走部件。传统模锻-轧制方法制造的车轮,存在偏心严重,形状、尺寸精度低等缺陷,导致车辆不平衡运行,车厢不平稳度增加,还会产生附加力偶降低车轴的寿命。随着运输向重载、高速的发展,急需研究车轮成形新工艺以提高车轮产品质量。摆动辗压是一种适合盘类零件塑性成形的加工技术,具有成形力小、产品质量高、噪音低等优点,在国外已被应用到传统的铁路车辆车轮的生产工艺流程中,并获得了品质良好的车轮产品。本文基于马钢车轮公司实际生产需求选题,针对SH840型地铁车轮,研究探索地铁车轮模锻制坯-摆辗终成形联合生产工艺;借助DEFORM软件平台,对地铁车轮热摆辗成形工艺展开有限元数值模拟研究,探讨车轮摆辗成形的可行性以及预制坯料形状和主要工艺参数的影响,为车轮实际生产及模具设计提供依据。本课题根据SH840型地铁车轮的材质以及形状结构,制定了“水压机定径镦粗→冲孔→摆辗成形”以及“水压机预成形→冲孔→摆辗成形”两种成形方案,并为此分别设计了孔板型坯和辐板减薄型坯各三种,进一步对三种孔板型坯和三种辐板减薄型坯的成形过程进行了数值模拟和对比分析。结果表明,孔板型坯由于其形状特点,在成形过程中,容易出现摆动和偏歪,进而产生废品;工字型辐板减薄型坯有利于金属在型腔中流动,所得成形件流线分布合理,形状尺寸精确。因此,辐板减薄型坯作为车轮摆辗成形坯料更合理。在优化毛坯的基础上,对不同工艺参数下的摆辗成形过程进行模拟,探讨了摆头倾角、进给速度和始锻温度对于成形载荷、温度场分布、成形件变形均匀性和应力分布的影响规律。发现:始锻温度升高,成形载荷降低,工件变形均匀性改善,成形件质量提高,故在材料热锻温度范围内,应尽量提高工件的始锻温度;加大进给速度,能提高成形效率,减少工件温降,降低温度分布不均匀性,使成形件变形更均匀;增大摆角,成形载荷显著降低,但同时也会增加工件变形不均匀性,影响成形件质量。以最大成形载荷和等效应变差为优化目标进行正交试验,得到最优的摆辗工艺参数组合:始锻温度T=1150℃、摆角γ=6°、进给速度v=6 mm/s;结果显示,采用优化参数组合,成形载荷降低,成形件变形均匀性提高。