铝合金整体壁板平板毛坯由整块预拉伸铝合金直接铣削加工而成,其筋条和蒙皮为整体结构,具有强度高、重量轻和使用寿命长等优点,被广泛应用于飞机、火箭等航空飞行器的生产制造之中。然而,由于整体壁板具有复杂的筋条结构,成形比较困难,尤其是对于尺寸较大的高筋条、复杂曲率的整体壁板,传统成形方法均存在各自的缺陷,例如辊弯成形和增量压弯成形容易破坏壁板结构,造成筋条的失稳和断裂;蠕变时效成形需要大型罐压设备,生产成本高;喷丸成形加载力小,无法成形大曲率高筋壁板。因此针对这种壁板需要研究新的成形方法。本文提出了一种整体壁板制造方法,先用多点柔性模具将铝合金厚板成形至目标曲率,再使用高速铣削技术加工出所需要的高筋条结构。多点对压-去除制造方法可以有效解决具有高筋条、复杂曲率及结构的整体壁板的成形问题。该方法的难点之一是回弹预测和控制,多点对压成形后板材的回弹、残余应力分布、去除过程中残余应力释放引起的装夹问题以及去除后壁板的回弹等都会对最终成形质量产生影响。因此,本文针对这些问题开展研究,分析了多点对压成形后板材内部的残余应力分布情况以及铣削过程中应力释放规律,建立了多点弯曲回弹和铣削回弹的预测模型,优化了铣削路径来控制残余应力的释放以减小板材对夹具的作用力,并讨论了各成形因素对于壁板回弹结果的影响。主要研究内容如下:1.基于幂指强化材料模型推导出板材单曲率弯曲成形厚向应力分布计算公式,依据厚向应力求出单个冲头加载力,并结合多点冲头排列方式计算出成形加载弯矩,运用弹塑性弯曲理论求得回弹后板材的曲率变化及残余应力分布。针对不同弯曲半径下的回弹结果进行理论计算,利用有限元模拟和多点弯曲实验对计算结果进行验证,结果表明所建立的回弹预测模型能够有效地对回弹及残余应力分布进行预测。2.提出了板材双曲率弯曲成形厚向应力分布计算方法,依据多点模具冲头排布情况对板材进行了区域划分,同时对每个区域回弹后的曲率变化进行计算,并利用几何关系求得各区域的特征点坐标,采用贝塞尔曲面拼接法对回弹后的曲面进行拟合,得到最终回弹型面和板材的残余应力分布。有限元模拟和双曲率多点对压实验结果证明,所提出的理论模型计算结果误差随弯曲半径的增大而减小,可根据实际情况在一定成形半径范围内使用。3.利用所建立的模型分别得到板材单曲率和双曲率弯曲后残余应力分布,考虑了材料去除后板料内部应力重新分布情况,建立了板材的铣削回弹预测模型,并对单层铣削厚度、板材弯曲半径及铣削深度等因素对回弹结果的影响进行了分析,有限元模拟和实验结果表明,理论计算结果能良好反映在不同铣削条件下板材回弹量的变化规律,且具有较小的误差。4.设计了不同铣削路径,对比分析每种路径对成形质量和回弹结果的影响,规划出合理的铣削方案。模拟结果表明,优化后的铣削路径能有效控制残余应力的释放,减小板材对夹具的作用力。5.结合有限元模型和理论模型,分析了壁板多点对压-去除成形过程中板材厚度、冲头尺寸以及壁板结构等因素对成形结果的影响,指出较小的冲头尺寸可使板材弯曲后残余应力分布更加均匀;板材厚度变化对弯曲过程的回弹结果无明显影响,对铣削过程的回弹影响较大;壁板结构对回弹结果有重要影响,且所建立的理论模型可适用于复杂筋条结构壁板。