随着石油资源的日益枯竭，天然气作为一种常用的可替代能源越来越受到人们的重视，其在工业生产中的比重也越来越大，应用也越越来越广泛。CNG（compressed natural gas）气瓶作为一种常用的存储和运输天然气的设备，其应用也在向着大型化、严工况和轻量化的方向发展。这就对CNG气瓶的成形性提出了更为严格的要求。而目前我国对大型CNG气瓶的成形研究还不多见，国内也尚无完整的大型CNG气瓶的生产线。因此，研究大型CNG气瓶的成形工艺并用于指导相关的工业生产，对于我国的工业发展具有较强的理论和现实意义。本文以34CrMo4合金结构钢为研究CNG气瓶成形性能的实验材料，原始坯料为Φ1200×10.5mm的大型厚板，最终成型高度超过1000mm。由于气瓶的成形尺寸较大，在成形过程中更易发生变形不均匀、成形性不易控制等现象，也更难以保证成形的尺寸精度。因此，本文对于CNG气瓶的成形工艺进行了较为细致和全面的分析，主要的研究内容如下：①对34CrMo4钢的材料性能进行分析，通过热模拟压缩试验得到了34CrMo4钢的流变应力数据。由于材料在压缩过程中变形热无法及时地散发出来，材料内部会存在变形热效应，导致测得的流变应力数据不准确。因此，本文还在考虑变形热效应的情况下对压缩试验测得的流变应力数据进行了修正。②利用修正后的34CrMo4钢的流变应力数据建立了基于动态材料模型的加工图，通过加工图可以直观地看出材料的加工稳定区和失稳区。其中加工稳定区有两个：温度在273K到380K之间，应变速率在0.03s-1以下；温度在530K到593K之间，应变速率在0.368s-1以下。但是在实际的成形过程中，材料的应变速率和温度并不容易控制，也很难保证材料的变形始终维持在加工稳定区。因此，通过连结每个温度下的加工最稳定的点，本文获得了一条相对较优的加工路径。当材料的变形沿着优化的加工路径进行时，就可以保证变形处于一个相对稳定的状态。③CNG气瓶在拉深成形过程中，材料的应变速率和温度是由冲头的运行状态决定的。本文通过有限元模拟和曲线拟合工具确定了一个关于冲头运行速率和行程的关系式，通过这个关系式可以大致保证材料的变形是沿着加工图中的优化路径进行的，而冲头的运行速率和行程在实际生产中是可以控制的，从而保证了加工图的可用性。④为了保证CNG气瓶成形的尺寸和精度要求，本文通过有限元模拟优化了CNG气瓶拉深成形有关的模具参数。首先通过相关的工艺分析确定了拉深成形的三个道次，考虑到三个道次成形的相似性，本文对第一道次的成形过程进行了详细分析。分析过程中以成形件底部的最小壁厚和壁厚均匀性为评判指标。经过相关模拟分析，合理的凹模圆角半径为60-100mm；合理的压边间隙为12.6-13.1mm。⑤本文还对拉深成形过程中的摩擦情况和冲头的形状轮廓进行了分析。在分析过程中发现，将冲头的底部做成带有微小凸起的圆弧状可以使拉深过程中坯料与冲头底部保持始终接触，对于CNG气瓶的成形是有利的。本文对于CNG气瓶的成形过程进行了较为全面的分析，对材料变形的工艺参数和拉深过程的模具参数都进行了分析和优化，不仅丰富了CNG气瓶的成形理论，而且对于大型CNG气瓶的生产实践具有重要的指导意义和借鉴作用。