近年来,三维形状的型材结构件已被广泛应用于轨道列车、汽车、建筑、航空航天等领域。传统的拉弯成形方法成形效率低,研发周期长,模具成本高,无法实现型材三维变形的一次性成形。随着各行业对三维变形结构件产品需求和质量要求的不断提高,传统的拉弯成形方法已无法满足日益增长的产品要求。基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形技术是一种生产型材三维变形结构件的新工艺,用多组辊轮式模具头体代替传统的整体模具,不仅能够快速重构模具型面,还能实现不同截面形状、不同目标形状型材的成形,具有成形效率高、操作灵活、研发周期短等优势,特别是在解决拉弯成形的回弹问题上,只需调整模具头体构型即可完成模具型面的修正,极大地节约了模具的制造成本。本文采用数值模拟和实验相结合的方法,对铝合金型材柔性三维拉弯成形过程中的成形工艺及成形缺陷进行系统地研究。主要研究内容如下:1.提出一种基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形技术,该技术可以实现型材三维变形一次性成形。阐述基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形技术的基本原理。研发并介绍成形装备及主要的结构组成,叙述装备模具头体型面的调形方法及实现型材三维变形的工作过程。2.根据基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形技术的基本原理,基于材料的弹塑性本构关系和有限元求解算法,建立相应的有限元模型及回弹分析模型。探讨建模过程中单元的选择、接触与摩擦、边界条件、质量缩放系数以及网格尺寸选择等问题。通过数值模拟与实验结果对比分析,验证有限元模型的合理性。3.阐述力-位移加载与位移-位移加载方式、奇数型模具与偶数型模具排布方式、单侧成形与双侧成形夹钳移动方式的区别,推导基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形过程中夹钳和模具的运动轨迹。利用数值模拟方法,选取典型截面形状的型材为研究对象,对比分析不同的夹钳加载、模具排布、夹钳移动方式对铝合金型材柔性三维拉弯成形结果的影响,确定最佳成形方式用于后续研究。4.对基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形型材的成形性进行研究,分析预拉伸量、补拉伸量、模具数量和摩擦系数对柔性三维拉弯成形型材贴模性和抗破裂性的影响。影响三维变形型材定形性的因素较复杂,本文拟全面地研究工艺参数、几何参数、材料性能和型材截面形状等因素对基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形型材定形性的影响。5.提出一种适用于解决三维变形型材回弹问题的回弹补偿方法——基于变补偿因子的分步回弹补偿方法,该方法考虑基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形技术的成形原理,使型材分别在水平弯曲和垂直弯曲平面内实现回弹补偿,以达到减小三维变形型材回弹误差的目的。应用该方法对不同长度的型材进行回弹补偿研究,确定最佳的回弹补偿因子及模具型面,利用修正后的模具型面成形的型材与目标形状接近,误差较小。6.介绍实验过程中用到的测量设备及测量方法,利用基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形装备成形典型截面形状的型材,成形结果表明,实验件具有良好的成形效果,说明基于辊轮式多点模具头体的柔性三维拉弯成形技术具有良好的稳定性和可靠性。