异型薄壁壳体是广泛应用于航空、航天、兵器等领域的一类重要的零件,了解和掌握异型薄壁壳体强力旋压成形机理及规律是研究和发展该技术迫切需要解决的关键性问题。为此,本文基于弹塑性显式有限元平台ABAQUS/Explicit,研究建立了该过程的三维有限元分析模型,并分析了异型薄壁壳体强力旋压成形机理及工艺参数对其成形过程的影响规律。主要研究内容和结果如下: 建立了既符合实际又兼顾计算精度和效率的异型薄壁壳体强力旋压的三维弹塑性动态显式有限元模型,解决了建模过程中有关旋轮定位、旋轮运动轨迹的确定、连续变壁厚坯料壁厚的定义等关键问题,并通过理论评估和试验验证验证了其可靠性。该模型的建立,为深入揭示异型薄壁壳体强力旋压成形机理及工艺参数对其成形过程的影响规律奠定了基础。 基于上述模型,研究获得了异型薄壁壳体强力旋压成形过程中的应力应变及壁厚的分布和变化特征:随着成形过程的进行,应力应变极值逐渐增大;应力最大值出现在旋轮与坯料接触处(即成形区),应变最大值在成形初期出现在旋轮与坯料接触处,随着成形过程的进行,转移到旋轮后方;靠近口部的部位壁厚剧烈减薄,而工件的其余部位的壁厚较合理。研究发现异型薄壁壳体强力旋压后期锥体部位易于出现的过量减薄是由于累积减薄量过大而使旋轮前方出现金属堆积所致,因此提出通过控制坯料的局部厚度或旋轮与芯模间的间隙来控制金属堆积所带来的局部减薄的方法。 进而研究揭示了旋轮安装角、旋轮圆角半径、摩擦系数、旋轮进给比对异型薄壁壳体强力旋压成形过程中应力应变和壁厚的影响规律。结果表明:减小旋轮圆角半径、增大摩擦系数、增大旋轮安装角、减小进给率均可使塑性变形及工件壁厚分布更均匀,从而减弱甚至消除金属堆积。这些结果可为异型薄壁壳体强力旋压成形过程成形参数的确定和优化设计提供理论依据。