钣金成形广泛应用于航空、航天、汽车、高速列车、建筑等诸多领域。飞机的机身、机翼和整流罩，高速列车的车身覆盖件以及建筑物的外观装饰具有种类多、形状复杂多变、批量小甚至单件生产等特点。拉形机是蒙皮类零件拉伸成形的专用成形设备，现阶段主要应用于飞机制造领域，长期以来被国外的设备制造商垄断，我国的所有飞机制造厂商和高速列车制造厂商所使用的拉伸成形机均从国外进口。而飞机的机身、机翼和整流罩等部件的拉伸成形技术完全基于国外生产经验，制约着中国航空工业的发展。伴随着大型三维曲面拉伸件被广泛应用于高速铁路、船舶、现代建筑以及其它行业中，拉伸成形机在很多重点工程与重要行业中都有大量需求。因此，开展具有自主知识产权的拉伸成形机研发工作具有极其重要的战略及经济意义。本文介绍了拉伸成形的原理和主要优点及在钣金件生产中作用，阐述了拉伸成形设备的现状，介绍了国内外多种类型的拉形设备结构特点和成形优缺点。在此基础上形成了多夹钳式柔性拉形机夹钳离散化设计的思路，通过理论分析说明离散化夹钳的优势，并通过有限元软件模拟多种形状的板材成形，研究加载路径对成形结果的影响，对比回转体横向拉形和纵向拉形的优缺点，指明夹钳摆角预拉形难易程度的关系，最后选取生产实例，将多夹钳式柔性拉形机用于多点拉形，并展开模拟分析和实验研究。本文主要研究内容和结论可归纳如下：1.分析柔性成形理论，对多夹钳式柔性拉形机进行研制，完成主体结构设计。多夹钳式柔性拉形机主要结构包括机架，三排液压缸，分别为水平缸、垂直缸和倾斜缸，离散的夹钳机构和万向连接机构。三排液压缸可以根据成形曲面的需要为拉形机提供不同方向的拉力，并且可以组合使用控制拉力方向和大小。离散化的夹钳设计和万向连接机构，保证了夹钳动作的独立性，使夹钳在板材成形过程中可以根据曲面形状随形摆动，起到减小过渡区，提高材料利用率，改善成形质量的作用。2.研究并建立多夹钳式柔性拉伸成形的有限元模型，利用有限元仿真技术模拟多夹钳拉形机的成形效果。针对飞机蒙皮件中较为常见且传统拉形设备成形难度大的大曲率马鞍形蒙皮零件进行模拟分析，提出多种优化加载路径的方案，研究不同加载路径对成形结果的影响。研究了加载曲线的幂次对拉形动作的影响，并最终确定三次曲线加载下，成形的鞍形件应力应变分布均匀、变化平缓，说明三次曲线加载对成形效果的改善有明显的作用。3.对长宽不等的球形面零件，分别采用纵向拉形和横向拉形的方式，模拟两种成形方式对成形件的应力分布、减薄率以及成形难易的影响。讨论了相邻两夹钳之间的夹角与三维曲面件成形的关系，确定了夹角与模具曲面曲率和宽度的关系，证明了相同曲率半径沿长度方向拉形更容易成形的原理，为后续的模拟和实验提供了指导思路。4.将有限元模拟与拉形实验结合，选取建筑外部装饰的三维目标曲面进行研究，利用有限元模拟分析不同材质不同拉形方式对成形效果的影响，用以指导生产实践。依据模拟结果进行多点拉形实验，利用实际拉形效果检验有限元软件的模拟结果。