随着交通运输业的发展，沿长度方向上非对称的大型轴类零件需求与日俱增，市场对轴类零件力学性能的要求越来越高,这就使得轴类零件轧制的研究热点逐渐由成形控制转变为产品的成形与成性协调控制。因此，如何保证轧制过程的稳定性、轧后组织的致密性，是实现楔横轧非对称轴类零件轧制亟需解决的一系列关键科学技术问题。同时，传统塑性成形工艺的成材率在一系列新技术应用的背景下有所提高，而楔横轧的成材率因料头问题始终停滞不前（80%-85%），严重削弱了其市场竞争优势。因此，如何实现楔横轧轧制完成后少切削甚至无切削，进一步提高材料利用率，是促进楔横轧技术推广的关键。综上所述，提高楔横轧非对称轴类件的力学性能和成材率具有十分重要的理论意义和应用价值。本文采用有限元数值模拟与轧制实验相结合的研究方法，对非对称轧制微观组织演变及无料头轧制技术进行了研究，主要做了以下工作：1）在非对称轧制基础上设计开发了平楔，在抑制轴向窜动保证轧制稳定的同时，并可优化旋转条件，扩大了楔横轧工艺参数的选择范围；2）运用热、应力、组织相互耦合的刚塑性有限元模型对楔横轧非对称轴类件成形工艺进行仿真计算，得出轧后轧件的温度场、应变场、高温奥氏体晶粒尺寸分布，并通过与对称轧制的各相关场变量对比，阐明了楔横轧非对称轧制微观组织的演变规律；3）在凹心形成机理的分析基础上，提出了一种名为挤压式楔横轧的无料头轧制成形思路，通过建立挤压式楔横轧的有限元模型，模拟了油泵轴的无料头轧制过程，得出了实现无料头轧制的最优模具结构及工艺参数，料头体积减小75%，成材率提高到95%左右；4）利用非线性有限元建立了变形-传热-微观组织相互耦合的刚塑性有限元模型，得出了挤压式楔横轧条件下温度场、应变场、奥氏体晶粒尺寸的分布，阐述了楔横轧无料头轧制的微观组织演变规律；5）开发了一套油泵轴无料头轧制模具，在H630楔横轧机上进行了轧制实验及轧制后成品的金相实验，并将实验结果与有限元模拟结果进行对比分析，验证了仿真结果的可靠性。本文的研究成果对于创新楔横轧轴件零件轧制工艺，充实和完善楔横轧非对称轧制理论，降低生产成本并提高轧制产品质量具有重要的科学意义和工程应用价值。