带差厚特征的一体化板壳零件在实现产品小型化、集成化和轻量化以及短流程制造等方面极具潜力,但如何实现此类制件的成形是一个难点。辊轧是针对现有成形方法的不足提出的一种新工艺,可在较小载荷下得到各种带差厚特征的复杂一体化板壳零件。本文利用物理实验与数值仿真,围绕带差厚特征一体化板壳件的辊轧工艺开展了系列研究。主要工作与结论如下:(1)辊轧成型中,平板坯料厚度方向受压缩,被压缩金属沿长度方向流动,少量金属沿宽度方向流动。后者存在两种情况:1)受压平面投影长度大于等于板坯宽度时,少量金属沿宽度方向延展;2)受压平面投影长度小于板坯宽度时,同一截面上未受压缩金属沿长度方向延伸,出现宽度方向的收缩。(2)针对辊轧工艺的变形特点,提出一种考虑分型面的截面图绘制新方法,可用于指导辊轧模具设计。其中,对于单边型槽以及双边型槽的对称零件,采用显示制件整体截面变化的截面图;对于双边型槽的非对称零件,以分模面为界,分别绘制上、下部分的截面图。(3)分析了带差厚特征一体化板壳件的基本几何单元,设计了多种典型壳体零件及其辊轮模具;在3D打印辊模上以塑性泥为坯料进行了物理实验,并以Al6061为坯料进行数值仿真。结果显示,辊轧工艺可以满足各种带差厚特征的复杂一体化板壳零件的成形需求。(4)翘曲、高度不均、宽展不均和填充不饱满等是板壳件辊轧成形过程可能出现的典型缺陷,可以通过调整工艺参数进行控制。其中,调整轧辊直径d,以及采用异步辊径、异步辊速等对改善翘曲具有明显效果,摩擦的影响则很小;增加板厚H可以补偿零件成形高度不足;d、H和板坯宽度B在改善宽展不均匀性方面起着重要作用,多重共线性分析表明,各因素对宽展不均的影响大小为:d>B>H;影响填充性的因素包括d、摩擦因子m、外圆角半径r、B,多重共线性分析表明,单因素对填充性的影响大小为:d>m>r>B。(5)结合辊轧与冷弯技术,提出了一种“冷弯-辊轧”复合的成形新工艺(弯轧工艺),通过一组或多组反向旋转的辊轮模具,在板坯弯折的同时发生局部体积成形,从而得到具有整体折弯以及局部差厚特征的一体化板壳零件。