本课题来源于国内某企业火车轮毂生产线工程项目。火车轮作为铁路运输的重要承载部件，发挥着至关重要的作用。伴随着我国高速铁路事业的迅猛发展，对火车轮各方面综合性能提出了更高的要求。而车轮热成形工艺不仅决定着车轮的外形形状与尺寸，更是为车轮各部位提供足够的变形以确保其综合力学性能。本项目车轮生产线的热成形采用模锻-轧制联合成形工艺，采用一次加热，将钢坯分步变形。通过设计合理的逐步成形和科学的变形累计而获得优质的轮坯，使车轮的热成形过程保持在较高的生产率和协调的生产节奏下，同时保证车轮制品的质量要求使其满足各方面综合性能，从而为实际生产提供技术支持与理论指导。本文主要针对火车轮除轧制以外的热成形工艺进行分析与数值模拟，具体研究内容如下：对火车轮常用材料CL60车轮钢进行材料模型建立，通过热模拟压缩试验测得其真实应力应变曲线，运用数值拟合的方法得到其可用的本构方程模型，并结合CL60车轮钢其他物理性能参数曲线，完善车轮钢材料模型库，为数值模拟奠定基础。基于上述材料模型，对840HDSA火车轮热成形工艺中的锻造、压弯、冲孔、热处理工步进行工艺分析设计并通过DEFORM-2D软件进行数值模拟，分析其变形过程的模腔充填、变形力、金属流动、应变分布等规律，为火车轮热成形工艺和模具的合理设计、预防成形缺陷、提高生产效率和产品质量提供保证。此外，本文对锻造工艺中的偏心缺陷进行了系统的研究，分析了产生锻造偏心缺陷的诸多因素，并针对其中两种因素运用DEFORM-3D软件进行相关模拟预测，阐述了锻造偏心缺陷的危害并提出了改善措施。