随着工业技术和城市建设的快速发展,大型管网在化工企业、油气运输和城市排污等系统中获得了广泛的应用。随着管网向大型化、高压化发展,对管道的安全性提出了越来越高的要求。管道接头类零件作为管网系统的关键构件,其市场需要越来越大,同时也对该类零件的生产工艺提出了更高的要求。管道接头是管网系统中加工最为复杂、材料浪费最多环节,研究一种新型的高效、节约材料、绿色的金属管道接头成形工艺方法具有重要的工程应用价值。因此本文研究和讨论了一种圆柱面支管成形的新方法——翻边成形加工工艺。与传统管道支管的制作工艺相比,翻边成形的加工工艺更高效、更节约材料、零件物理性能也更好,而且翻边成形的管道支管,主管与支管的接触部分比较圆滑,可以大大减少液体在分支处的流动阻力。但是,在圆柱面上翻边支管在国内的研究还是处于初级阶段,满足多样式支管成形的工艺要求还比较困难。本文就圆柱面翻边成形的几处关键的问题进行了讨论:(1)利用翻边成形预制孔设计的等线长理论,考虑翻边位置的偏心和翻边形状的变化等情况,建立了圆柱面翻边成形预制孔数学模型,并应用Delphi开发了预制孔计算的软件,可直接根据工艺参数计算出预制孔的形状和尺寸,并可以以图形和数据两种方式输出计算结果。(2)利用SolidWorks建立坯料和模具的几何模型,利用有限元分析软件DYNAFORM对圆柱面翻边成形过程进行了成形过程分析。应用模拟结果并对数学模型进行了验证,结果表明所建立的数学模型基本正确,模拟成形的高度与理想值接近。(3)设计制造了圆孔和方孔的圆柱面翻边成形模具,利用液压机对圆柱面翻边成形过程进行了实验研究,并将实验结果与模拟结果相对比,二者吻合良好,表明本文建立的有限元模型和采用的模拟分析方法是可靠的。(4)针对圆柱面翻边成形预制孔设计问题,以翻边端口平整度为优化目标,以成形工件的完整性为约束条件,建立优化模型;以有限元模拟为目标函数和约束条件的求解器,以基于等线长理论的优选搜索法为优化设计方法,对优化模型进行了求解。优化设计结果表明,所建立的优化设计方法收敛速度快,优化结果可靠。