三维曲面件具有质量轻、承载能力强、流线型好、造型美观、形状灵活多变等优点被广泛地应用于航空航天、汽车制造、船舶制造、建筑设计、艺术品设计等领域。柔性轧制成形是一种新型的曲面件连续成形工艺,依靠具有弯曲轮廓形状的成形辊的压弯作用实现板料的局部横向弯曲变形,再通过控制不均匀的辊缝分布实现板料局部纵向弯曲变形,成形辊的转动带动板料连续进给,连续一致的局部弯曲变形累积为整体变形,从而成形出具有双曲率的三维曲面件。轧制方法成形三维曲面件具有以下优点:将整体成形变为局部成形,成形工具与板料接触面积大幅度减小,与传统模具成形相比,成形载荷大幅度减小;将往复或断续成形改变为回转连续成形,生产效率显著提高;成形工具是连续的光面辊,成形件表面光滑连续,表面质量好;成形过程中塑性变形较大,回弹小;设备简单体积小,制造成本低。通过使用可弯曲柔性辊的轧制方法,可以组成多样化的辊缝形态,实现不同种类、不同规格的三维曲面件的柔性化成形。因此,轧制方法成形曲面件具有广泛的应用前景。本文通过对曲面件轧制成形过程进行理论分析,推导了两种典型曲面件——凸曲面件和鞍形件的纵向弯曲变形的计算公式,给出了轧制两种典型曲面件的辊缝设计方法,并分别对使用柔性辊和变截面轧辊的两种曲面件轧制成形方法进行研究。本文的具体研究内容与结论如下:(1)分析两种典型曲面件的成形机制;基于三维形状的数学描述、体积不变定律并忽略板料宽展推导两种典型曲面件纵向弯曲变形的计算公式,根据辊缝几何关系、板料尺寸及目标曲面件形状逆向推导了两种典型曲面件的辊缝函数、柔性辊中心线高度函数及调形函数,并给出调形单元位置的计算方法。(2)根据柔性辊与板料之间的接触变形区特点:接触变形区长度很小,接近于线接触状态,柔性辊对板料的约束作用小,成形件的自重或是设备的震颤等因素容易造成板料上下摆动的变形不稳定现象。为此,提出增加辅助辊的方法以稳定轧制过程,并通过数值模拟方法分析有无辅助辊两种轧制方法在板料尾端面位置变化、应力应变分布、截面线曲率分布、形状误差分布等方面的差异。结果表明,增加辅助辊能够稳定轧制过程,成形件的质量得到改善。(3)基于增加辅助辊的柔性轧制方法,研究两种典型曲面件的横、纵向变形。结果表明,板料纵向延伸量取决于厚向上的轧制压下量,而板料最终的宽展量是厚向上的轧制压下量和横向弯曲变形两者综合作用的结果。分析板料尺寸、辊缝中线弯曲半径、最大轧制压下量对板料纵向弯曲变形的影响,结果表明板料厚度或板料宽度越大,两种成形件的纵向中心线弯曲半径越大,辊缝中线弯曲半径或最大轧制压下量越大,两种成形件的纵向中心线的弯曲半径越小。数值模拟结果与理论计算结果基本一致,验证所推导的两种典型曲面件的纵向弯曲变形计算公式的合理性。(4)对使用变截面轧辊轧制三维曲面件的方法进行研究。建立变截面轧辊轧制曲面件的有限元模型并进行两种典型曲面件轧制过程的模拟。结果表明两种成形件表面光顺,成形效果较好。分析轧辊辊径、异速比、板料导入角对曲面件轧制成形的影响。三种成形参数对板料横向弯曲变形影响较小,而对板料纵向弯曲变形影响较大。通过合理控制成形参数,如异速轧制或板料倾斜进入辊缝轧制,可以扩大成形范围,获得更小弯曲半径的三维曲面件。