筒形件强力旋压是公认的制造大型薄壁筒形件的首选工艺，广泛应用于航空航天和兵器等许多工业部门。尽管目前对三旋轮对称分布的筒形件强旋已进行了较多的理论与工艺研究，但对三旋轮非对称分布的筒形件强旋研究很少，而且热旋研究得更少。BT20钛合金作为一种近α型的通用结构材料，具有较高的比强度、热稳定性和良好的焊接性能，在航空航天中有着广阔的应用前景，但其塑性较低，筒形件旋压必须采用热旋成形。开展 BT20钛合金大型薄壁筒形件的热旋成形研究，对于提高我国武器装备的性能、加速国防现代化具有重要意义。　　为了研究 BT20钛合金的材料特性并确定其合理的热变形参数，本文在Gleeble-1500热模拟试验机上进行恒应变速率压缩试验，研究了 BT20钛合金的热变形行为和热变形参数对变形组织的影响规律，揭示了其动态变形机制。在热模试验的基础上，首次确定了 BT20钛合金旋压的最佳温度范围。热旋试验结果表明本文所确定的最佳温度范围是合理的。基于热模拟试验所获得 BT20钛合金的流动应力曲线，通过对 BP神经网络的算法进行改进，建立了含两个隐层的BT20钛合金高温本构关系的BP网络预测模型，预测值与试验结果吻合较好，表明 BP神经网络能够很好的预测 BT20钛合金在不同变形条件下的高温流动应力，为 BT20钛合金热变形的有限元模拟提供了精确的材料本构模型。　　基于Markov变分原理和传热平衡微分方程，建立了金属热变形过程的热力耦合三维刚粘塑性有限元计算模型，对筒形件非对称热旋有限元模拟中的一些关键问题，如考虑接触区轮廓的有限元网格自动离散、空间斜约束的处理、动态边界条件和传热边界条件的处理以及后处理技术等进行了研究，在此基础上首次自主开发了一套筒形件热旋成形的三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟系统，该系统有完善的前处理和后处理功能，具有较高的自动化程度和通用性。采用该模拟系统成功的进行了筒形件热旋过程变形场的有限元模拟，模拟结果与叶山益次郎的试验结果较为吻合，说明本文针对筒形件旋压有限元模拟关键技术的处理是正确的，所开发的三维有限元模拟系统是可靠的，具有较高的实用价值。应用该软件进行热力耦合计算，首次揭示了非对称热旋的变形特点和温度变化规律，合理的分析了非对称热旋中可能出现的各种成形质量问题，为筒形件非对称热旋试验研究奠定了理论基础。　　为了成形高质量的BT20钛合金薄壁筒形件，结合有限元模拟结果研究了 BT20钛合金筒形件热旋过程中出现裂纹、隆起、鼓包等各种质量缺陷的原因，并提出了相应的控制措施。同时，研究了旋压工艺参数对于胀径量的影响规律，以此为基础进行了 BT20钛合金筒形件非对称热旋试验研究，获得了筒形件热旋的合理工艺方案，成功的旋制出了质量较高 BT20钛合金小型筒形件。在此基础上，根据工件情况经过合理调整，获得了钛合金大口径筒形件的热旋成形方案，旋制出了成形质量良好的BT20钛合金大口径薄壁筒形件。该项研究为我国今后成形钛合金等难变形材料高质量的大口径薄壁筒形件提供了有力的技术支撑。　　为了获得组织性能良好的钛合金筒形件，本文还研究了 BT20钛合金热旋及旋后热整形时的组织性能变化。热旋形成的纤维组织使得筒形件轴向和切向的力学性能都得到了提高，说明筒形件旋压时的双向轧制变形具有一般机加工筒形件方法所无法比拟的优势。退火处理使得纤维组织断开，致使工件的力学性能降低，因此 BT20钛合金筒形件的热整形不宜在再结晶温度以上进行。该研究为合理确定热旋及热整形工艺参数提供了有益的指导。