随着楔横轧工艺研究的深入与推广,对楔横轧坯料的要求也越来越宽,仅依靠传统圆形坯料会使楔横轧工艺在推广上受到一定的限制,特别是有些大型零件如火车轴等难以获得如此大型的圆形棒料。故研究基于方形坯料的楔横轧成形工艺具有重要的现实意义。方形坯料的楔横轧是在传统楔横轧工艺上对原材料选取的突破,轧件除了会产生端部凹心和微观组织不均匀性,还受坯料形状的影响对轧件力学性能和表面质量产生作用。本文对方形坯料的楔横轧展开各方面研究,揭示方坯轧制的特点,以提高轧件的综合质量,实现零件近净成形。为了系统的研究方形截面坯料轧制的成形机理以及在轧制展宽过程中横截面和纵截面应力应变场分布规律。本文采用了DEFORM-3 D有限元仿真软件建立方形截面坯料的有限元模型,对轧件心部应力应变进行点追踪并通过比较法研究方坯与圆坯轧制;为了探究工艺参数对轴端质量影响规律,分别设计单因素分析法与正交试验,得到方坯与圆坯在轧制过程中工艺参数对轴端质量的影响情况;为了进一步得到端部凹心小、端面平整的轧件,在模具上添加了挡楔并研究了工艺参数与挡楔参数对轴端质量的影响规律;为了研究轧件微观组织的均匀性,对基于方形坯料楔横轧的成形过程进行温度场的变化规律和微观组织分布特征的分析;最后通过轧制实验和金相实验,对方坯轧制过程进行验证,实验结果验证了有限元模拟结果的正确性。本文探明了方坯的轧制成形机理,使方坯料在楔横轧领域的应用成为可能,也为方坯楔横轧其他方面关键技术的研究提供参考,有利于推动我国非圆截面坯料楔横轧成形工艺的发展。