锥台阶管是指两端不同直径圆管之间采用锥形管连接而成的管件,广泛用于各种流体输送。现行制造工艺主要采用分段卷制再焊接组装而成,存在管壁不够流畅,整体性不良、生产效率不高等不足。整体卷制成形工艺可以克服这些不足,但过渡部位几何参数的变化将直接决定产品是否出现起皱、破裂等缺陷。本文以某型汽车消声器零件为例,研究薄壁锥台阶管整体卷制工艺的相关问题。针对给定尺寸(两端直径、锥形管长度)和壁厚的零件提出并初步探索了两步成形方案,发现拼缝对面小直径管与锥形管过渡部位容易起皱。提出“拱桥形成形→U形成形→O形成形”三步成形方案;设计了相应模具,其中拱桥形成形和U形成形模具采用了压边块,O形成形模具采用了水平运动上凹模配合芯轴的结构;借助于Dynaform软件对成形过程进行了数值模拟试验。结果表明,拱桥形成形工序是控制起皱的关键,整体凸模效果不良,改用分段差动凸模成形,可减轻起皱缺陷。为深入探索两端直径差异对成形质量的影响,取两端直径比值为0.75、0.60、0.50,分别采用整体凸模和分段差动凸模进行了数值模拟试验,证明两端直径比越小,越容易起皱;两种凸模引起工件减薄情况差异不大。直径比小于0.60时,小直径管与锥形管过渡段的拼接边缘易破裂,且直径比越小,破裂趋势越严重。参考扩大平板胀形变形量的方法对模具结构进行改进,得以在更小直径比值(最小可达0.4)的情况下实现成形。为探索多个因素对锥台阶管成形质量的影响规律,选择了压边力F、过渡锥角γ_过和截锥斜面实际长度与理论长度的差值ΔL三个代表性因素进行了正交试验研究。以板料厚度的最大增厚率为定性指标,起皱、破裂情况和未变形区域大小为定量指标设置了9组正交试验组合,通过极差分析得出了三个因素对成形影响的主次顺序为γ_过≥ΔL≥F。