柔性轧制成形是一种曲面件连续成形新工艺,是将多点调形方法与轧制技术有机结合,依靠上、下柔性辊间特殊的辊缝分布和柔性工作辊自身旋转来实现板材的三维塑性变形和连续进给,从而实现三维曲面件无模、连续、高效成形,具有加工成本低、成形方式灵活、成形范围广等优点,容易满足诸多行业对曲面板类件个性化的需求,特别是在航空航天、舰船、民用工业等领域有着广泛的应用前景。本文对柔性轧制成形工艺进行理论分析,通过数值模拟与实验验证相结合的方法探究柔性轧制成形规律及工艺参数的影响规律,利用正交试验对主要工艺参数进行多因素试验设计,达到优化柔性轧制成形工艺的研究目的。本文的具体研究内容如下:(1)从塑性力学、几何学及板料变形角度分析柔性轧制成形工艺原理,分析两种典型曲面件—凸曲面件及鞍形件的成形特点。结合塑性成形理论,对成形过程进行力学分析,并分析板料纵向弯曲变形情况。基于上、下工作辊只能小挠度弯曲的实际情况,建立辊缝控制函数。(2)建立柔性轧制成形的有限元模型,从横、纵、厚三向对两种典型件进行轮廓分析,得到零件曲面光顺性良好,验证了柔性轧制成形辊缝设计的有效性及有限元模型的正确性。通过数值模拟分析,以成形件横、纵向曲率为研究指标,得到调形半径、最大减薄率以及板厚对鞍形件横、纵向曲率的影响规律。(3)在数值模拟的基础上,进一步对调形半径、最大减薄率及板厚三个主要工艺参数进行正交试验优化设计,采用极差和方差分析方法对试验数据进行分析,得到各工艺参数影响成形结果的主次关系,对比各工艺参数对考察指标影响的显著程度及贡献率,验证影响横、纵向变形因素之间的交互作用,优化得出最优的工艺参数组合。正交试验量化了各工艺参数对成形结果的贡献率,使影响程度更直观。参数对成形件形状影响的研究可以为工作辊形状调节、板形控制等提供理论基础。(4)柔性轧制成形的相关实验研究,对模拟结果进行实验验证。柔性轧制成形凸曲面件及鞍形件两种典型件,分析实验件形状与成形误差分布规律,实验件曲面光顺性良好。通过对比实验,分别研究在不同工艺参数下,零件曲率及成形误差规律,与数值模拟结果一致。通过实验对比验证了最优工艺参数组合下的零件成形误差小,质量良好,说明建立的正交试验优化是可行的。