铸态7075铝合金所具有的低密度、高比强、耐高压、耐腐蚀等优点,已成为近年来研究较多的难成形材料之一。筒形件强力热反旋成形,不仅可以有效地减小零件的设计壁厚、减轻重量、提高疲劳性能,而且可消除铸造缺陷、细化晶粒提高塑性,已成为铸态7075铝合金筒形件成形的最有效的方法之一。然而,铸态7075铝合金筒形件在强力旋压过程中经常出现的扩径,是旋压中的重要缺陷之一,严重影响旋压件成形质量和成形精度的提高。因此,本文基于ABAQUS有限元仿真平台建立并优化了相关有限元模型,研究了工艺参数对筒形件扩径度的影响规律,并获得了筒形件各道次强力热反旋过程的最优工艺参数和基于扩径的成形极限。本文主要研究内容与研究结果如下:(1)基于ABAQUS/Explicit平台,解决了有限元建模过程中的关键技术(如旋轮参数的选择,高温条件下铸态7075铝合金材料本构的建立,接触条件、加载条件和网格划分的建立),建立了符合实际且稳定的铸态7075铝合金多道次强力热反旋有限元模型,并通过实验验证了所建立模型的可靠性。(2)基于所建立的有限元模型,研究了工艺参数(旋轮进给速度、各道次减薄量、芯模温度、芯模转速、芯模与筒形件间摩擦和旋轮与筒形件间摩擦)对筒形件扩径度的影响规律,结果表明:随着旋轮进给速度的增大,前三道次的扩径度随之增大,第四道次的扩径度先减小后增大;随着各道次减薄量的增加,扩径度都基本表现出增长的趋势;各道次的扩径度随着芯模温度的升高都呈现先减小后增大的趋势;随着芯模转速的增加,第一道次和第四道次的扩径度随之先减小后逐渐增大,第二道次和第三道次的扩径度变化并不明显;随着芯模与筒形件间摩擦系数的增大,第一道次和第二道次的扩径度呈现先减小后逐渐增大的趋势,而第三道次和第四道次的扩径度出现增大的趋势;旋轮与筒形件间摩擦的增大对各道次扩径度影响较小。基于上述研究,得到各工艺因素的最佳取值范围。(3)采用有限元模拟、正交试验与响应面法建立了工艺参数与扩径耦合关系模型,从而得出各个道次基于扩径的最优工艺参数值为:第一道次旋压成形过程的最优工艺参数为减薄量为2.522mm,芯模温度为276.3℃,旋轮进给速度为0.521mm/s;第二道次旋压成形过程的最优工艺参数为减薄量为1.757mm,芯模温度为214.8℃,旋轮进给速度为0.726mm/s;第三道次旋压成形过程的最优工艺参数芯模与筒形件间摩擦系数为0.079,芯模温度为138.7℃,减薄量为1.478 mm;第四道次旋压成形过程的最优工艺参数为芯模转速为3.864r/s,芯模温度为108.3℃,芯模与筒形件间摩擦系数为0.061。(4)基于上述耦合关系模型,建立了各道次基于扩径的成形极限预测模型,并研究了扩径度影响显著因素对扩径成形极限的影响规律:第一道次的成形极限随着旋轮进给速度的增大,呈现先增大后减小的趋势;第二道次的成形极限随着旋轮进给速度的增大先减小后增大,随芯模温度的增大而增大;第三道次的成形极限随着芯模温度的增大而减小,随芯模与筒形件间摩擦系数的增大而增大;第四道次的成形极限随着芯模温度的增大而增大,随芯模与筒形件间摩擦系数的增大而增大。基于上述研究,建立了筒形件强力热反旋过程基于扩径的成形极限图。