ARJ支线客机为减轻飞机重量大量采用铝合金蜂窝夹芯结构,该类结构由两片铝合金面板和六边形蜂窝芯材胶结而成,其中铝合金面板零件为浅盆形双曲面结构的薄板零件,其毛坯板料厚度小于0.5mm,采用橡皮囊液压成形的方法进行生产。零件在橡皮囊液压成形后,其底部和法兰处出现明显的失稳屈曲变形缺陷,同时伴随有整体翘曲的缺陷,使得金属面板与蜂窝芯材加压胶结时形成空隙,造成零件在无损检测时无法通过,使得零件报废,由于废品率极高,造成大量的经济损失。针对这一问题,本文通过薄板橡皮囊液压成形屈曲分析,结合有限元数值模拟,并采用实验进行对比的方法,对铝合金盆形薄板零件橡皮囊液压成形工艺进行研究。本文按照一步法成形工艺过程,深入研究了橡皮囊液压成形前和成形过程中的板料的变形,论文的主要内容和创新成果如下:1)根据一步法成形工艺过程,为消除成形前的淬火变形,采用预拉伸矫平和辊式矫平两种矫平工艺分别对淬火后的薄板进行矫平。针对薄板预拉伸矫平问题,通过理论分析和实验研究,获得了薄板预拉伸量的控制值,并在此基础上得到实际成形预拉伸量;针对薄板辊式矫平问题,通过理论分析的方法,给出了薄板经过辊式矫平后各辊下矫平曲率的计算方法;采用混合硬化模型描述了薄板材料在矫平工艺中的反复加载过程,其结果显示矫平后的薄板材料性能存在软化趋势,并进一步通过实验发现在淬火后软化效果随时效时间增加而减小,此现象对优化淬火校平后的成形时间具有重要指导意义;2)铝合金浅盆形件橡皮囊液压成形的胀形过程。通过盆形零件成形过程的胀形机理的理论分析,并结合有限元模拟的方法,得到零件成形后胀形应变场和应力场,通过改变盆腔尺寸,分析了胀形变形过程中盆腔尺寸对径向和周向应力和应变的影响。通过成形后回弹变形过程的理论分析,得到不同盆腔尺寸和不同时效时间的材料对零件侧壁的回弹收缩量的影响,同时还得到此收缩量与零件法兰回弹屈曲高度的关系。通过对法兰进行大挠度屈曲变形过程的理论分析,结合零件成形后法兰屈曲的实验结果,得到不同法兰半径和屈曲鼓包个数的关系;3)采用Pam-Stamp 2G有限元软件模拟橡皮囊液压成形过程。将经过前述淬火矫平模型计算后的材料性能作为模拟过程的材料模型,建立了浅盆形零件橡皮囊成形的有限元模型。经过圆形零件成形过程的模拟运算,得到回弹前后应力应变场,通过对模拟结果的分析,得到橡皮囊液压成形后的回弹屈曲变形原因,是由于回弹后底部材料径向拉伸引起法兰周向压缩而发生屈曲变形。最后分析复杂零件成形后的模拟结果,其回弹后屈曲变形是由于应力分布不均且盆腔尺寸大造成的;4)针对简单形状的浅盆形零件进行橡皮囊液压成形工艺实验研究,分析了成形过程中成形压力、橡胶硬度、润滑剂等工艺参数对浅盆形件屈曲变形的影响。在成形前,采用聚合物淬火介质代替水介质,可以减少70%的淬火变形。成形中,在模具与板料间以蓖麻油作为润滑剂会增加屈曲变形高度。随着时效时间增加和板料厚度减小屈曲变形高度增加。随着毛坯尺寸增大法兰屈曲变形高度减小,屈曲波数减少。成形压力对屈曲变形高度影响有限,为消除气阻的影响需采用二次压力包边成形。硬度高的橡皮用于成形大盆腔零件,硬度小的橡皮则成形小盆腔零件。最后根据上述实验提出有效的控制方案,对双曲面结构的大盆腔薄板零件进行了橡皮囊液压成形,最终得到满足工艺要求的零件,并使零件的成品率提高到90%。