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开式冲孔是自由锻生产工艺中的一个基本工序,是很多圆截面空心类锻件锻造必不可少的工序之一。本文以圆柱坯料为对象,借助数值模拟和物理模拟的方法,研究了冲圆形孔和冲正方孔两种工件的形变。论文所做的主要工作和成果如下：(1)对孔径比Do/d(圆柱坯料直径与冲子直径比值)范围在1.50～5.00的冲圆孔进行数值模拟,分析了工件的形变特点。以改善工件形状精度为目的,运用逆向求解方法,设计了“上凸内凹面+内凹圆弧回转面”的坯料预成形形状。物理模拟实验验证了预成形的合理性。(2)运用点追踪方法,研究分析了不同边径比D0/a(圆柱坯料直径与正方冲子边长比值)工件的开式冲方孔成形形变规律。D0/a为12.0时,工件高度增加,D0/a≤6.0时,工件高度先减小后增加,且先减后增的拐点出现在不同的h/H0(冲深)值。上端面拉缩,上端面外缘高度和孔口边缘塌陷程度在周向呈周期性变化,冲子直边中点对应处高度和塌陷程度最大,冲子侧壁过渡圆角对应处最小。外侧表面径向轮廓不再是圆,而是周期性变化的曲线,冲子直边中点对应处直径最大,冲子对角线对应处直径最小,从下端至上端,这种周期性波动幅值减小。方孔侧壁与冲子不贴合,由底部先逐渐增大呈张开状,之后又逐渐减小,且直边部不贴合程度较大,而转角部不贴合程度较小。底面与直边中点对应处翘起最大,与对角线对应处翘起最低。(3)对比分析了方冲子两圆角(侧壁之间的过渡圆角R1和侧壁与底平面之间的过渡圆角R2)变化后工件的形变特点。研究表明,R1增大,工件变形状态逐渐接近冲圆孔形变；R2增大,工件的高度、底端直径、外侧表面最大直径都减小,上端直径增大,孔壁厚度上下端差值减小,工件材料向周围转移增多。本文提出的以改善工件形状精度为目的的坯料预成形方案,具有实际应用意义,可以为生产实践提供参考；本文对在圆柱坯料上开式冲方孔的形变规律进行较系统的理论研究,具有一定的理论意义。