旋压是一种先进的塑性加工成形技术,广泛应用于航空航天、军工生产、机械工程以及日用品生产等行业中,具有变形力小、节约原材料、制品强度高等优点。近年来,国内许多学者对旋压技术进行了研究,主要集中于工艺方法对旋压制品质量的影响,而对旋轮工作状态的研究较少。因此,本文基于弹塑性力学理论,采用有限元方法研究了旋轮在旋压过程中的力学行为和磨损机理,并对铝合金锥形件旋压进行了实验研究。采用有限元分析软件DEFORM-3D,对铝合金锥形件的变薄旋压工艺进行了有限元模拟。利用二步法,先建立了锥形件旋压过程有限元模型,对旋压过程进行了模拟,得到了旋轮的受力数据;然后建立了旋轮受力模型,将第一步所得的受力数据施加于旋轮上,分析旋压过程中旋轮的受力状态。并对比了不同减薄率和旋轮进给速率下旋轮的应力和变形量的变化规律;结果表明,减薄率对旋轮最大应力和最大变形量的影响较为显著且呈正相关性;旋轮进给速率与旋轮最大应力和最大变形量之间并非正相关关系。建立了旋轮的磨损模型,对旋轮在旋压过程中的磨损情况进行了模拟。分析了旋轮工作面上磨损带的演化过程。对比了旋轮在不同初始硬度、摩擦系数以及旋轮进给速率下的最大磨损量,分析了旋轮在不同工况下的磨损形式的变化规律;结果表明提高旋轮的初始硬度、降低摩擦系数可以显著减小磨损量,在一定范围内适当调整旋轮进给速率也可以有效降低旋轮的最大磨损量。采用数控旋压实验平台成功旋压出了铝合金锥形件,通过对比旋压实验过程中采集的旋轮载荷数据与数值模拟结果发现,实验结果与数值仿真结果变化趋势一致,验证了本文建立的旋压过程有限元模型的有效性。