高颈法兰封闭轧制成形是在轧环机设备上使得法兰毛坯产生壁厚减薄、直径扩大、截面轮廓成形的先进塑性成形工艺，具有生产效率高、能耗低以及产品质量好等优点。目前，对于矩形以及台阶截面等简单形状环形件轧制技术的研究取得了丰硕的成果，而关于高颈法兰这类截面形状复杂的环形件轧制技术研究尚处于起步阶段，极大限制了复杂截面环形件轧制技术的发展。因此，开展高颈法兰封闭轧制成形技术研究，对于拓宽环形件轧制领域，满足复杂截面环形件高效节能等生产需求具有重要的现实意义。本文在环形件轧制理论基础上，建立了高颈法兰封闭轧制过程中的力学模型，推导了工艺参数极限范围以及轧制力能参数的计算公式；以专业有限元软件DEFORM为仿真工具，建立了高颈法兰封闭轧制的有限元模型，模拟了四种典型结构法兰毛坯的轧制过程，得出了颈部倾角以及内孔锥形的最优毛坯结构，并推导了最优毛坯尺寸的设计公式，实现了高颈法兰轧制毛坯的参数化设计；通过有限元模拟，获得了法兰毛坯在轧制过程中的金属流动规律以及应力应变场分布规律，阐述了高颈法兰封闭轧制成形机理及缺陷产生原因；分析了不同工艺参数对轧制产品质量以及轧制力能参数的影响规律，获得了优化的轧制工艺参数；通过对导向辊在轧制过程中运动轨迹的研究，推导了导向辊的运动方程，分析了导向辊位置变化对轧制产品质量的影响规律，得到了导向辊的最佳工作角度为15°；开发了一套高颈法兰封闭轧制模具，在D51-450型轧环机上进行了轧制实验，并将实验结果与有限元模拟结果进行对比分析，验证了仿真结果的可靠性。本文的研究成果对于创新高颈法兰轧制成形新工艺，实现高颈法兰轧制毛坯结构参数以及工艺参数的计算机辅助设计，提高轧制产品质量和生产效率，完善高颈法兰封闭轧制成形理论具有重要的科学意义和工程应用价值。