TC4钛合金是一种中等强度的型两相钛合金，具有优异的综合性能，在航空工业中获得了广泛的应用。出于应用研究考核目的，某飞机后机身（发动机舱段）部件中的某加强框选用TC4钛合金模锻件代替原用高强度合金钢材料制造。该钛合金框锻件外形复杂，且要求尺寸精度高、内部质量稳定。然而在锻造过程中极易出现充填不满、流线紊乱等缺陷，严重影响锻件的质量。针对这种情况，本文基于DEFORM-3D软件，对该钛合金锻件的等温闭式模锻过程进行了数值模拟，对变形过程中各种场量的变化情况进行了系统的研究，并对变形过程中工件的充填情况、内部缺陷进行预测，对锻造缺陷的成因进行分析，以便为后期试验验证提供有效的参考。本文的主要成果如下：首先，借助刚粘塑性有限元理论和DEFORM-3D软件，建立了TC4钛合金等温镦粗成形有限元模型，并利用该模型对等温镦粗成形过程进行了数值模拟，获得了不同变形工艺参数对变形过程及位移载荷曲线的影响。其次，根据设计部门提供的零件图样及相关技术资料，分析框结构特点，按刚度等代原则，利用CATIA软件进行了TC4钛合金框锻件设计。针对该锻件的等温锻造成形特点，确定了锻造温度范围、模具材料、润滑材料以及锻造设备，并设计出了用于数值模拟的模具与坯料形状。最后，基于DEFORM-3D软件平台，采用数值模拟方法研究TC4钛合金框等温闭式模锻成形过程坯料优化和锻造工艺参数调整对锻件成形质量的影响。研究表明：基于框材料流动特性优化得到的不等厚坯料，能较好地改善材料的充填性，使锻件满足尺寸精度要求；通过调整锻造工艺参数可以有效地降低锻造载荷，使锻件变形更加均匀，进而保证锻件内部流线和组织的均匀性。