随着成形技术的发展,在食品包装领域出现了新型高矩形食品罐,新型高矩形食品罐以3104铝合金薄板为材料、罐身罐底一体成形,在市场上更能吸引消费者的目光。高矩形食品罐有着以下特点:1)材料为低至0.3mm以下的铝合金薄板,成形后的高矩形件侧壁厚度小,薄壁特征明显;2)高矩形件口部长短边长度差异明显、相对高度高,高矩形形状特征明显。通常高矩形件通过多道次拉深成形工艺制成,铝合金薄壁高矩形件的薄壁特点和高矩形形状特点加大了高矩形件的多道次拉深工艺的难度,因此对铝合金薄壁高矩形件成形质量的控制也显得更加重要。目前,针对3104铝合金薄板的成形性能的研究不够充分,对具有薄壁特征的高矩形件多道次拉深成形工艺设计缺乏理论指导,对其成形规律认识不够深入。鉴于此,本文以0.25mm厚度的3104铝合金薄壁高矩形件为研究对象,开展3104铝合金薄板成形性能研究和薄壁高矩形件工艺研究,并针对成形过程中出现的质量问题提出相应的解决措施。本文对完善铝合金薄壁高矩形件拉深成形理论、提高成形质量有着重要的意义。本文通过物理试验和模拟试验方法研究3104铝合金薄板的成形性能,针对3104铝合金薄壁高矩形件,结合理论计算和数值分析方法设计和优化了高矩形件的多道次拉深成形工艺,分析了成形质量,并对存在的质量问题提出了改进措施。主要的研究内容和结论如下:1)针对厚度为0.25mm的3104铝合金薄板,开展单向拉伸试验和成形极限试验,深入研究了3104铝合金薄板的拉深成形性能,研究结果表明3104铝合金薄板具有良好的拉深成形性,是薄壁高矩形件实现轻量化的理想材料。2)构建了3104铝合金的各向异性屈服模型,通过凸模胀形试验验证了3104铝合金屈服模型准确性,通过数值模拟方法研究了材料各向异性对矩形件拉深成形的影响,结果表明平面各向异性系数越大,流动不均匀性越严重,转角区域材料流动速度越慢,材料的减薄越明显。3)根据已有理论设计了高矩形件的多道次拉深成形方案,通过数值模拟方法对高矩形件多道次拉深成形方案进行了优化,模拟了高矩形件的多道次拉深成形过程,分析了高矩形件的成形极限和减薄率,结果表明所设计的多道次拉深工艺方案合理。4)开展了3104铝合金薄壁高矩形件多道次拉深成形试验研究,分析了高矩形件成品的成形质量,结果表明高矩形件厚度减薄控制在16%下,无破裂风险,但侧壁部分凹凸不平、结构不稳定。针对这一问题,采用了加强筋工艺进行改善,结果表明添加加强筋后,侧壁部分的形状得到了有效的控制,结构强度得到了提高。