环件轧制是借助轧环设备使环件产生壁厚减薄、直径增大和截面轮廓成型的工艺。该工艺按照成形的环件产品截面轮廓形状可分成两类:矩形截面环件轧制和异形截面环件轧制。至今为止,关于矩形截面环件轧制的研究已经较为成熟,相较而言,由于异形截面环件产品类型多样化、轧制接触边界多变、轧制非线性,其产品成形质量无法达到设计需求,轧制工艺还具有较大的研究空间。本文以某IN718高温合金机匣异形环件为研究对象,系统地展开了环件轧制用坯料及轧辊进给策略设计。本文基于坯料和终锻件的形状相似原理、制坯可行性和坯料与轧辊的初始接触状态,设计了4种不同的坯料结构并分别展开了异形环件轧制有限元模拟分析。根据模拟分析的结果,以提高终锻件截面填充率为目标,进行了坯料结构优选。基于优选的坯料结构,使用尺寸参量对坯料进行参数化表征,考虑坯料约束条件,获取了坯料尺寸参量极限范围。采用响应面法设计坯料尺寸试验点,结合数值模拟分析,建立了终锻件截面填充率和坯料尺寸之间的响应模型。分析响应模型发现:随着坯料内径的减小,终锻件截面填充率增加;随着坯料轴向高度的增加,终锻件截面填充率先增加后减少。分析终锻件不同区域的截面填充情况,定量获取了终锻件截面填充缺陷分布图,该图既可以优选坯料尺寸,又可以对确定坯料的成形缺陷进行预测和控制。基于优选的坯料,开展轧制进给策略设计。采用全因素试验方法,对驱动辊旋转速度和芯辊进给速度进行设计,根据有限元仿真分析的方法展开不同轧辊进给速度下的异形环件轧制模拟分析,并探究了轧辊进给速度对于环件截面温度分布、环件截面填充率、环件应变分布、轧辊轧制力的影响。以改善终锻件微观组织性能、提高终锻件截面填充率、降低轧辊轧制力为目标函数,基于多目标优化优选了轧辊进给速度。设计了上凸型、直线型、下凹型3种轧制曲线,探究了轧制曲线对环件轴向窜动、环件端面成形质量的影响,优选轧制曲线。在上述研究的基础上,完成了某IN718高温合金航空用机匣异形环件坯料和进给策略的设计,制定了环件轧制工艺方案,完成了异形环件径-轴向轧制实际生产。检测了环轧终锻件的微观组织和力学性能,结果表明,各项性能指标均满足机匣的技术要求。