制造业是我国国民经济的重要支柱。近年来，信息技术的发展带动制造技术迅猛发展，并形成了计算机技术和制造技术相结合的先进制造技术。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020）明确指出：制造业是我国科技中长期发展的重点领域，先进制造技术是我国科技中长期发展的前沿技术。板材三维曲面的柔性成形是先进制造技术的一个重要分支。航天器、飞机的蒙皮件、船体的外板、动车组车头的覆盖件、时尚建筑的曲面覆层等等，均使用大量由钢板、铝合金板组成的三维曲面形状零部件。三维曲面板材的传统加工方法是用模具成形，它在过去实现了大批量生产，推进了我国板材制造业的发展，如今仍在多领域有广泛应用。同时，随着各应用领域对产品质量要求的增加和人们对美感追求的提升，在建筑装饰、船体外板、飞机蒙皮等方面，对那些不同形状三维曲面板材的需求程度越来越高。若使用传统的模具成形，需要对每个形状定制一套模具，生产成本成为最大的问题，这使其不能满足现代板材三维曲面成形的需要。三维曲面柔性轧制是一种全新的三维曲面板材成形技术，其基本原理是以具有可弯曲性质的轧辊作为成形工具，结合多点调形方法实现三维曲面板材的柔性成形。三维曲面柔性轧制是为实现三维曲面件而提出的高效、连续成形方法，具有工程应用前景和学术研究价值。本文根据三维曲面柔性轧制过程的特点，建立了球形件、鞍形件、扭曲件和复合曲面件的有限元模型，通过计算得到了多种类型曲面件的成形结果。采用有限元方法，以Al5182为例，研究了影响成形件曲面类型的主要工艺参数，结果为：辊缝分布决定成形件的曲面类型。以Al5182和1010Steel为例，研究了材质对成形效果的影响，在相同工艺条件下1010Steel的弯曲程度比Al5182的小。采用显式动力学算法，研究了三维曲面柔性轧制过程的应力场分布情况，在成形件的始端发现应变值为0的区域，证明了三维曲面柔性轧制过程存在不可避免的直边效应。研究了三维曲面柔性轧制过程的应变场分布情况，在相同工艺条件下，轧辊离散程度高、离散单元短辊间距小时，应变分布更均匀。探索了不同压下量施加方式对应变分布的影响，采用单独施加压下和给两个不同曲率的方式相比，板料厚向应变分布更均匀。研究了辊缝分布为中间小、两侧大时成形件的曲面类型，当最大压下量或轧辊横向曲率半径较大时，均得到鞍形件。以一个短辊为例，分析了柔性轧制过程的成形力，得到与实际情况相符的成形力变化趋势。对球形件、鞍形件的三维曲面柔性轧制仿真结果进行宽度变化分析，在成形结束后，球形件和鞍形件的宽度均略微增加。对复合曲面件进行形面分析，根据高斯曲率分布情况判定复合曲面成形件上表面的光顺度较好；计算出复合曲面上表面纵向中线上等距分布点处的斜率并将其绘制直方图，从图中得到，斜率曲线存在的拐点对应复合曲面件由球形件向鞍形件的转变点。以上研究内容主要涉及有限元模型的建立、三维曲面柔性轧制过程的有限元分析和三维曲面柔性轧制仿真结果的分析，有助于今后对主要工艺参数之间相关度的进一步探索，有助于基于目标进行工艺参数优化设计的相关研究，对试验研究具有指导意义，同时对三维曲面柔性轧制技术的理论建立及装置研发具有一定的参考价值。