异形环件轧制工艺是在径向轧辊和轴向轧辊的共同作用下，使环坯截面尺寸减小，截面轮廓成形，直径扩大的一种高效的塑性成形工艺。在异形环件实际生产中，其生产过程结合了多种材料加工工艺，即镦粗、扩孔、环轧、热处理、机械加工等。生产中的每一步骤都会在材料内部形成一定的残余应力，此残余应力一步步累加，最终残留在成品环中，可能会引起成品环尺寸变化、结构变形、裂纹等问题，造成产品报废，严重影响生产效率，浪费大量材料。为了研究环件生产过程中的残余应力，本文选取某一异形环件生产过程进行了分析。分析涉及了环件轧制全过程及后续热处理，并在工艺链的各环节中保证环件的内部应力具有传递性，从而研究残余应力在异形环件生产流程中的发展演变以及各工艺参数对残余应力的影响。首先，在FORGE软件中建立了完整的环件轧制过程的热力耦合模型以及环件应力释放模型，通过使用不同参数对终轧过程进行模拟，得到了不同轧制参数对残余应力的影响；然后，建立了环件热处理过程的模型，分析了不同热处理参数的影响；最后，为了减小和控制环件轧制工艺产生的残余应力，提出了对应的优化方案。对该异形环件全工艺链的轧制及热处理的模拟表明：该异形环件的残余应力分布状态总体呈现轴向梯度，壁厚薄的部分的残余应力大于厚壁部分。环件轧制工艺参数对该异形环件残余应力的影响各不相同。其中，温度对残余应力的影响比较大，在一定温度范围内，温度越高越有利于残余应力的降低，而过高的温度反而会提高残余应力；进给速度和主轧辊的转速只要满足了轧制工艺所需的条件，在一定范围内对残余应力的影响不大，为了保证高效率的生产可以选取稍大的进给速度和主轧辊转速。环件的热处理工艺中，不完全退火可以消除50%左右的残余应力。最后，通过模拟优化后的轧制工艺及热处理，得到了低残余应力的异形环件。