大锻件广泛用于核能、水电、火电、交通运输等行业,是重大技术装备和重大工程所必需的重要基础部件,其制造能力和水平直接决定着相关装备的制造能力和水平。然而,我国现有大型锻件制造能力和水平与国外差距明显,一些高端产品如大型水电、核电、火电、冶金等锻件仍然无法满足要求,成为制约我国重大工程建设和重大技术装备制造业的瓶颈。本文以核电蒸发器水室封头成形工艺为研究对象,采用有限元数值模拟与实验验证相结合的研究方法,着重研究封头拉深成形和局部翻孔中材料塑性变形的规律及主要工艺参数的优化,分析了影响拉深和翻孔成形的主要因素,总结出各工艺参数对成形的影响规律,最终确定工艺方案。本课题的研究内容及得到的结论如下:1)对于拉深变形:通过对毛坯板形和模具的修改,并结合模具间隙的调整等不同方案,解决初始方案中球面部分壁厚不均匀及直壁部分壁厚和支撑台位置不符合锻件图的要求等问题,使球面部分壁厚最薄点在达到锻件图要求的前提下,争取了拉深封头成形的最优效果,得到了合理的工艺参数(毛坯板形结构、凹模圆角半径、凸凹模间隙)。2)对于翻孔变形:在板料拉深成形的基础上,对半球形封头在指定位置按要求翻孔成形出两个接管段。在研究过程中,对工件的预加工孔径和孔型等参数进行优化,兼顾接管段壁厚和最大翻起高度,改善了“收腰”现象,得到了合理的工艺参数(预加工孔径、冲头形状、凹模内径及圆角半径)。在得到优化方案的基础上,采用1:3模拟实验的方法进行验证,由收集的实验数据表明,实验结果与数值模拟结果在总体趋势上一致,验证了工艺方案的可行性,完成了该工艺的1:3模拟实验。通过数值模拟和1:3实验模拟,分析了影响封头壁厚分布及其控制尺寸的主要因素,分析了影响接管段形状及其控制尺寸的主要因素,获得了壁厚分布规律和符合要求的接管段尺寸,完成了拉深毛坯的板形结构与模具设计及翻孔工艺的模具设计。本课题的研究工作是为了提高大型锻件生产工艺的科学性和准确性,为同类型产品的生产提供理论依据,为蒸发器水室封头的生产试制奠定基础,从而达到提高企业经济效益、增强技术储备的目的。