早在上个世纪五十年代Clark和Wood首次提出高应变率对金属成形性有显著影响,高速冲击作为高应变率成形的一种典型应用,是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成形方法。准静态下金属材料的在拉延或成形时承受塑性变形能力可通过标准化的埃里克森杯突实验检测,大量实验结果表明准静态下金属的成形能力很难去评价高速冲击下的成形性能,而高速冲击下的杯突实验目前还没有标准化。不锈钢作为广泛应用于石油、电子、化工等行业的常用材料,拥有良好的延展性、耐腐蚀性、耐热性等优点。将不锈钢应用于电子、计算机等工程领域时,往往需要将其进行超薄化应处理,然而对超薄金属的在高速冲击下的成形性能的研究却较少,因此对超薄化不锈钢材料在高速冲击下的成形性进行探究具有重要意义。本文提出了通过高速冲击杯突实验检测金属箔在高应变率下成形性能的实验方法,设计了可进行高速冲击杯突实验的装置,采用高压气体作为动力源,通过高压气体瞬间释放,推动活塞在短时间内加速冲头,冲头冲击金属箔实现高速冲击变形。为保证实验装置能够提供稳定的冲击速度,本文选用合适的气体存储器、电磁阀、阀门及其他辅助性元件,保证气源的稳定输出;通过气缸壁厚的计算、气缸的结构设计,保证冲头的在高压气体驱动下加速的稳定与安全;通过对杯突实验中冲压模具的结构设计和计算等,保证冲压装置的强度和精度。并建立气体压力与冲击速度之间理论计算模型,为后续进行高速杯突实验打下了基础。本文选用0.03mm、0.06mm、0.1mm厚度的超薄304不锈钢为实验材料,利用LS-DYNA软件进行有限元仿真分析,研究低速和高速下成形性能。首先通过拉伸实验得出三种不同厚度304不锈钢的屈服强度、拉伸强度、失效应变、厚度异向系数及硬化指数等材料力学参数。然后进行低速杯突成形仿真分析,主要研究摩擦系数、厚向异性指数及压边力等对成形性能的影响,通过仿真结果分析得出:以减薄率作为评判指标,对于同一厚度的304不锈钢金属箔,摩擦系数越大,成形性能越差;厚向异性指数越大,成形性能越好;保证压紧试件不起皱的情况下,压边力越大,成形性能越差。接着利用LS-DYNA软件中的Johnson-Cook材料模型进行高速冲击杯突数值仿真,通过仿真结果分析得出:对于同一厚度试件,在一定范围内冲击速度越快,试件的成形性能越差。并将高低速仿真结果进行对比,得出在一定厚度范围内的304不锈钢箔,低速成形性能优于高速冲击成形。本文分别通过低速和高速杯突实验装置测试了低速与高速冲击下不锈钢箔的成形性能。首先设计了低速杯突实验装置,在微机控制电子万能实验机上实现低速加载实验,并研究出在材料表面进行小尺寸网格印制的方法,通过对不同宽度的试件破裂周围处的应变分析,绘制出成形极限图。低速杯突实验结果与仿真对比,具有较好的一致性,验证了仿真的准确性。然后采用本文研制的高速杯突实验装置进行高速冲击实验,通过高速摄像机追踪冲头运动轨迹,测出不同气体压力下冲头的运动速度,从而修正气体压力与冲击速度的计算模型。并测定0.03mm、0.06mm及0.1mm三种不同厚度的304不锈钢箔在不同冲击速度下的杯突深度,实验结果表明高速杯突值比低速杯突值小,与仿真结果具有较好的一致性。本文设计了气动高速冲击杯突实验装置,可检测金属箔在高应变率下的成形能力,并通过实验及仿真研究了超薄304不锈钢在低速和高速冲击下的成形性能,研究结果有利于指导超薄金属箔的成形设计及相关的技术开发。