镁合金作为最轻的工程金属材料,被誉为“21世纪的绿色工程材料”,在轨道交通、汽车、航空航天、3C等领域有着广阔的应用前景。与铸造镁合金相比,变形镁合金产品具有更好的综合性能,尤其是镁合金板材冲压产品展现出了巨大的发展潜力,但由于镁合金常温下塑性较差,制约了它的大规模应用。镁合金板材的温热成形是一个非线性的热力耦合过程,越来越多的人基于数值模拟和试验相结合的方法探索和优化镁合金板材的温热成形技术,极大地促进了变形镁合金产品的开发和使用。本文以AZ31镁合金双曲率盒形件成形为研究对象,通过单向拉伸试验获得镁合金不同温度下的材料力学性能,利用有限元模拟软件ABAQUS模拟其差温成形过程,分析了其成形过程中的温度分布、材料流动规律和厚度分布,系统地研究了各成形参数对其成形性的影响。在此基础上,利用正交试验对成形结果进行优化,并设计和加工成形试验模具,进行试验验证,最终得到表面质量好、成形精度高的成形件。本文的主要研究内容与结论如下:(1)通过数值模拟和试验相结合的方法,研究了不同的成形参数对镁合金双曲率盒形件成形性的影响,结果表明:成形温度对其成形性影响很大,其临界成形温度为150℃,最优成形温度为300℃;过小的凹模圆角、模具间隙、压边间隙会造成材料的过度减薄,凹模圆角要大于3mm,模具间隙要大于1mm,压边间隙要大于1.04mm;过大的摩擦系数会使成形件破裂,摩擦系数要小于0.25;镁板对成形速度比较敏感,过大的成形速度容易使盒形件产生破裂。因此,适宜在较低的速度下成形。200℃的极限成形速度为0.3mm/s,250℃的极限成形速度为1.2mm/s。(2)利用正交试验对成形结果进行优化,各成形参数对最大减薄率的影响顺序为:压边间隙>凹模圆角>摩擦系数>模具间隙,得到的最优参数组合为:凹模圆角为7mm,模具间隙为1.05mm,压边间隙为1.2mm,摩擦系数为0.05。(3)基于最优的模具参数,设计加工了双曲率盒形件的成形模具,并开展了相关的成形试验,得到了成形质量良好的试验件,并对得到的成形件进行了厚度测量、精度检测和微观组织分析。试验件的厚度分布趋势和模拟的结果保持一致,成形件的最大3D偏差只有0.86 mm,满足精度要求,验证了数值模拟的准确性。温度和变形量的差异导致不同部位发生的动态再结晶不同,晶粒的大小和形态均有所不同。