环件径轴向轧制工艺主要用于大型无缝环件的生产,是通过环件轧制设备使毛坯环件壁厚减小、高度减小、直径扩大、截面轮廓成形的先进塑性回转成形工艺。该工艺具有生产效率高、产品质量好、节能省材等优点,所成形的大型环件已被广泛应用于重型机械、能源、航空航天等工业领域。大型内台阶环件径轴向轧制工艺是一种特殊的环件径轴向轧制成形工艺,其工艺过程是多因素耦合作用下的复杂动态变形过程,目前对其研究极少,导致实际生产工艺设计中缺乏科学的依据,严重制约了该工艺的进一步应用与发展。本文首先根据内台阶环件的形状特点,设计了轧制成形方案,按照传统的建模方法建立了3D热-力耦合有限模型；然后结合轧制理论,分析了实际轧制过程中容易出现的爬辊问题,运用有限元模拟和实验方法,对建立的有限元模拟模型的轴向稳定性控制进行了优化,为研究内台阶环件径轴向轧制成形工艺提供了可靠的技术手段。根据内台阶环件变形特点,分析了大型内台阶环件在径轴向轧制工艺中的几何截面变形规律。通过仿真模拟,揭示了大型内台阶环件径轴向轧制过程中环件的应力、应变、温度以及力能参数的分布与演变规律,分别对不同成形方案进行了工艺优化与设计,研究结果为深入了解和研究大型内台阶环件径轴向轧制的变形机制奠定了基础。结合实际工艺过程,对内台阶环件径轴向轧制工艺过程进行了设计和规划,包括提出了下料计算方法,毛坯设计与计算方法；在环件径轴向轧制条件的基础上,推导出了径轴向的进给速度、驱动辊以及轴向锥辊旋转速度的合理取值范围,设计了进给控制规范,对工艺规程提出了指导建议。研究结果为实际生产过程中各工艺参数的设计提供了理论指导。