钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀强、以及高低温性能好等优良特征，是20世纪50年代发展起来的一种重要金属。但是钛合金材料变形抗力高、热传导系数小，使用传统二辊轧机生产钛合金棒线材时极易出现有害宽展，导致生产效率低，产品质量差，无法满足钛合金棒线材高端产品的需求。针对目前国内高端钛合金棒线材需求大，而钛合金棒线材加工技术落后的现状，太原科技大学首次提出采用三辊Y型轧机连轧生产钛合金棒线材，该工艺变形效率高、成材率高、产品综合性能优良。然而，轧件在三辊轧制过程中稳定性差，其对称轴相对于孔型的对称轴经常发生偏转，即“倒钢”，导致“轧卡”，中断连轧过程，合适的孔型设计是解决此类问题的有效途径之一。针对上述问题，本文以三辊Y型轧机孔型设计为研究对象，设计了适用于钛合金棒线材连轧的孔型系统，并进行优化，主要研究内容如下：(1)针对目前三辊Y型轧机孔型设计变形区数学模型精度差的弊端，利用数学解析法建立了两种常用孔型系统（“平三角—圆三角”孔型系统、“弧三角—圆三角”孔型系统）的变形区参数数学模型。(2)基于三辊Y型轧机孔型设计的全部参数数学模型，借助于Matlab，Excel和AutoCAD，开发了钛合金棒线材计算机辅助孔型设计（CARD）软件。(3)引入Matlab中的Fmincon（有约束条件的非线性N维优化问题）优化函数，以能耗最低为目标函数，以延伸率为决策参数，优化孔型系统。(4)利用本文开发的CARD软件，设计了Φ12mm和Φ15mm钛合金棒材孔型系统，并在自行研制的8机架Y型轧机试验生产线上进行试验轧制，获得了满足质量要求的成品。结果表明，钛合金棒线材计算机辅助孔型设计软件设计准确迅速、计算精度好、可靠性高、使用维护方便，为三辊Y型轧机钛合金棒线材的孔型设计提供了一种科学、简单、方便、可靠的设计方法。