涡旋盘是车用涡旋式压缩机的核心组成部分,可分为动涡旋盘和静涡旋盘,为了满足高效节能的要求,静涡旋盘形状越来越复杂,成形难度高,现有工艺无法满足生产需求,常出现充不满、折叠、模具断裂等缺陷。本文以某型新式变壁厚静涡旋盘为研究对象,结合数值模拟和多种优化方法对变壁厚静涡旋盘成形过程进行分析,研究了工艺参数对其成形质量的影响规律,优化了背压成形工艺,并进行了实验验证。本文的主要研究内容和结论如下:基于涡旋盘形状特征和成形精度对锻件图进行了设计,结合初定的成形工艺和模具设计要点,给出了变壁厚静涡旋盘背压成形成套模具的设计方案,并开发了背压成形专用模架;同时总结了新式变壁厚静涡旋盘背压成形过程中的常见缺陷。基于刚塑性有限元法重构模型,利用DEFORM-3D对成形缺陷(充不满、模具断裂)产生过程进行反演,从金属流动规律、模具变形情况等角度分析了其发生机制,据此对原有成形方案和模具设计方案进行改进,并通过仿真实验进行了验证。根据产品特点,提出变壁厚静涡旋盘背压成形质量评价指标为成形载荷、高度差和端面平整度,利用正交试验研究了工艺参数(成形温度、模具温度、背压力、背压距离)对变壁厚静涡旋盘背压成形质量的影响规律,并结合模糊综合评价法和数值拟合法,确立了工艺参数与成形质量评价指标之间的映射关系,并据此确定了变壁厚静涡旋盘背压成形的最佳工艺参数组合:坯料温度460℃,模具温度240℃,背压力9.3077t,背压距离6mm。通过工艺试验对改进后的背压成形工艺方案进行了验证,结果表明:获得的涡旋盘锻件各部分成形完整,端面质量良好,模具工作12000次后,凹模涡旋尾端未见断裂。抽检的静涡旋盘锻件外壁及涡旋体高度差均未超过0.6mm,微观组织为白色α固溶体+灰色点状共晶硅,且硅颗粒的分布也较为均匀,未见过烧组织,涡旋盘硬度在127~135HB之间,拉伸实验各项指标均达到了涡旋盘的技术要求。