径-轴向热轧制工艺在环件加工方面的优越性显著。通过轧辊的轧制作用使坯料的壁厚减薄、内外径扩大,更可以成形异形截面,是环件生产所采用的主要加工方法。随着工业的快速发展,异形环的应用范围不断扩大,对异形环尺寸精度和质量的要求在工业生产中逐步提高。相较于普通加工方式,环件轧制具有更加复杂的轧辊运动过程。各个轧辊的运动相互影响,综合作用于坯料。不合理的轧制策略极易导致环件无法咬入孔型、无法锻透或失稳。本文基于刚塑性有限元成形理论和Simufact Forming 15仿真软件,推导出异形环零件的锻造条件,根据金属流动特性和体积不变原理设计不同的坯料方案。根据不同的坯料方案,分析了异形环件的轧制运动策略,并对成形结果进行了比较。通过Simufact Forming 15对异形环成形过程的仿真,得到了合适的异形环成形工艺,并对比分析了模拟结果中的等效塑性应变、轧制力变化和摩擦力变化。结合工厂实际生产,验证了模拟方案的可靠性,节省了实际生产所消耗的人力、物力,提高了环件生产的效率及良品率。合理的材料成分是获得优质环件性能的基础,热处理对环件力学性能的影响也至关重要。由于复杂恶劣的服役环境对环件性能提出了更高的要求,本文结合金属学原理分析了各合金元素对42CrMo材料性能的影响,从而进行成分优化并设计了对应热处理方案。通过对优化后锻件的力学性能进行测试与对比,并进行金相组织的分析,证实了异形环锻件的力学性能得到了提高,并从微观金相层面探究了性能提高的原因。结合实际生产发现,环锻件的余量设置主要依靠经验,常造成不必要的物料损失。本文通过对矩形环件下料余量与加工余量关系的推导总结,类比推导了异形环件下料余量与加工余量的关系,对实际生产中下料余量的设置及产品加工精度的控制具有一定的指导意义。本文在有限元理论的基础上,研究了内异形环轧制的方法,结合有限元软件进行异形环轧制方案设计,优化坯料材料并设计热处理方案,对所加工异形环进行了力学性能检测及微观分析,并探究了下料余量与加工余量的关系。在对异形环研究较为匮乏的当下,对异形环的实际生产具有参考与指导意义。