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径-轴向辗环机是通过对热态环件同时施加径向和轴向轧制力，使环件产生连续的局部塑性变形，从而扩大环件直径、减小环件壁厚、实现环件截面轮廓成形的塑性加工设备。径-轴向辗环机是一种结构复杂、自动化程度高、重型的超大数控设备，通常采用卧式机身结构，用于大型和特大型环件的轧制成形。本文以某型号径-轴向辗环机为研究对象，采用ANSYS软件对轴向轧制机构装配体进行了有限元分析，分析了轴向轧制机构的刚度以及各个部件的强度。对锥辊进行了温度场与热应力场的有限元分析，得到了锥辊温度场、热应力场。采用ANSYSWorkbench软件对轴向轧制机构的机架进行了结构优化。主要研究内容如下：第一，建立有限元模型时，需要对锥辊与环件之间接触面的形状进行研究，建立了接触面的方程并找出了影响接触面形状的因素。第二，通过接触面方程，利用SolidWorks软件对上锥辊、下锥辊、机架、滑块、压下油缸缸筒、压下油缸活塞杆、平衡缸缸筒、平衡缸活塞杆8个件进行了三维建模，并进行了装配，得到了径-轴向辗环机轴向轧制机构的整合装配体。第三，将SolidWorks建立的模型导入ANSYS，利用Solid92单元对模型进行了网格划分，建立了21个接触对。详细分析了轴向轧制机构的受力情况，计算出了轴向轧制机构压下油缸和平衡缸的油缸推力，进而对模型施加了约束和载荷。定义了变形角，提出了求解变形角的方法。通过对整个轴向轧制机构装配体的有限元分析，获得了装配体以及各个零部件的等效应力、等效应变和位移的云图。分析结果表明，轴向轧制机的变形角为0.041°，各部件最大等效应力均小于屈服极限，轴向轧制机构刚度符合设计要求，各部件满足强度要求。第四，利用ANSYS提供的APDL语言对锥辊施加转动的温度载荷，让温度载荷围绕锥辊锥面转动105圈。通过对锥辊温度场与热应力场的有限元分析，获得了锥辊温度场、热应力场。分析结果表明，锥辊温度最终会达到稳态，最高温度达到367℃趋于平稳，最大热应力发生在锥辊与轴承接触的位置上，最大热应力远小于屈服极限，在环件高温影响下锥辊满足强度要求。第五，利用Workbench软件对轴向轧制系统机架进行了拓扑优化，使机架的重量减轻了11.8%。利用优化的结果，对机架重新进行了建模。用优化后的模型重新进行了有限元分析，结果表明优化后的机架刚度与强度仍然满足使用要求。综上所述，本文对径-轴向辗环机轴向轧制机构进行了刚度强度分析、实行了优化，这对辗环机的设计具有指导意义。