车轴作为车辆行走的关键部件之一，其质量的好坏严重影响着铁路运输安全和国民经济的发展。列车车轴属于大型轴对称阶梯状轴类零件，要求具有较高的机械性能、工作可靠性和内部组织性能，而达到这种要求必须通过合理的锻造工艺来改善坯料中的偏析、疏松、缩孔和微裂纹等缺陷，最终得到所需的尺寸精度和内部质量的成形锻件。本文基于快锻机采用圆弧型砧一次成形（中途不换砧、不加热）车轴的锻造工艺思路，借助于DEFORM-3D软件对车轴成形砧座结构优化、工艺方法、工艺参数的选择进行了研究，并对车轴快锻成形的全工序进行了数值模拟。砧座结构优化主要分析了过渡圆角半径对工件接砧处表面下凹缺陷的影响，确定了较为合理的圆角半径。对工艺参数的数值模拟结果表明，考虑各工序下压下率、相对送进量和翻转角度对材料应力应变、心部压实、损伤、尺寸精度的影响，得出了采用相对压下率为15%25%，相对送进量为0.6，滚圆过程采用翻转角度为45时，锻件整体质量较好，产生的应力状态有利于缺陷改善。然后在此基础上，制定了车轴的成形工艺，对车轴整个成形过程进行模拟分析；结果表明，在既定的锻造温度区间可以完成锻造，按照制定的成形工艺锻制的车轴截面尺寸精度和轴向尺寸均满足技术要求。通过对最终锻件的应力应变状态、同轴度、压实情况和流线分布分析，理论上验证锻造工艺及工艺参数的合理性。为实际生产提供了理论依据。