随着工业产品不断向着高性能、轻量化方向发展，高聚物三维曲面板类零件在航空航天、汽车、船舶、建筑、装饰等领域得到了广泛应用。高聚物板材的三维曲面成形主要依靠热成形技术实现，传统高聚物板材热成形在大批量产品生产时优势明显，然而，当面对小批量、尺寸与三维形状各不相同的高聚物板类零件时，采用传统热成形需要开发多套模具，其生产周期较长、生产成本高昂。因此，研究柔性化的高聚物板材三维曲面成形方法是十分必要的。多点热成形(Multi-point thermoforming，MPTF)是一种用于高聚物板材三维曲面加工的柔性成形方法，其核心优势在于采用高度柔性化的多点模具替代了传统热成形所使用的整体模具，通过变化多点模具成形面能够实现不同形状、尺寸高聚物三维曲面板类成形件的快速、低成本柔性化加工。本文开发了高聚物板材三维曲面多点热成形装置，建立了高聚物板材三维曲面多点热成形过程的有限元模型，结合数值模拟与实验详细探讨了多点热成形时常见缺陷的产生原因、影响因素及抑制方法；提出更为柔性化的实时调形多点热成形工艺，进行了相关数值模拟与实验研究，验证了该工艺的先进性；同时，分析了高聚物板材三维曲面多点热成形误差的来源及影响因素，提出成形误差补偿方法，并通过实验加以验证。论文主要研究内容与成果归纳如下：1.高聚物板材三维曲面多点热成形装置及成形工艺研究高聚物板材三维曲面多点热成形利用多点模具的离散化特点，可以实现高聚物三维曲面板类零件的柔性化成形。论文基于多点模具的结构与特点，论述了高聚物板材三维曲面多点热成形装置的总体设计方案，完成了多点热成形装置的研制与开发工作。阐述了高聚物板材三维曲面多点热成形装置的组成、工作原理及技术特点，采用典型工程高聚物板材进行多点热成形实验，验证了高聚物板材三维曲面多点热成形方法的可行性和先进性。提出了高聚物板材三维曲面多点热成形的典型成形工艺，即一次调形多点热成形工艺和更为柔性化的实时调形多点热成形工艺。2.高聚物板材三维曲面多点热成形过程有限元模型的建立通过高温应力松弛与单向拉伸测试分别研究了高聚物板材和弹性垫材料的粘弹性特性和超弹性特性，基于实验数据确定了高聚物板材的广义Maxwell粘弹性模型参数以及弹性垫材料的Mooney-Rivlin超弹性模型参数。同时，在高聚物板材三维曲面多点热成形操作温度范围内测定了高聚物板材、弹性垫材料以及多点模具之间的摩擦系数。阐述了有限元分析的基础理论与方法，在有限元分析软件Abaqus中建立了高聚物板材三维曲面多点热成形过程的有限元模型，探讨了单元类型选择、边界条件定义、载荷施加方法等关键性问题。对高聚物板材三维曲面多点热成形过程进行了数值模拟，并与实验结果相对比，验证了数值模拟结果的准确性。3.高聚物板材三维曲面多点热成形压痕缺陷的分析与抑制压痕是高聚物板材三维曲面多点热成形件的主要缺陷。按照压痕缺陷的表现形式，将多点热成形件的压痕缺陷区分为接触区压痕和非接触区压痕，给出了压痕严重程度的定量评价方法。采用数值模拟法分析了高聚物板材三维曲面多点热成形时压痕缺陷的产生原因及影响因素，探讨了压痕缺陷的抑制方法，并通过实验对数值模拟分析结果进行了验证，研究表明：多点模具基本体单元尺寸是影响多点热成形件压痕缺陷严重程度的主要因素，减小基本体单元尺寸能有效减轻多点热成形件的压痕缺陷；多点热成形时，在高聚物板材与多点模具之间放置厚度适当的弹性垫是消除压痕缺陷的最有效方法；多点模具基本体单元尺寸越大，消除多点热成形件压痕缺陷所需的弹性垫越厚。4.实时调形多点热成形工艺研究为提高高聚物板材三维曲面多点热成形件的成形质量，提出了高聚物板材三维曲面实时调形多点热成形工艺。通过数值模拟与实验分析了采用不同实时调形方式时多点热成形件的厚度分布特点，并与一次调形多点热成形件进行了对比，研究表明：采用实时调形多点热成形工艺能够提高多点热成形件的厚度分布均匀性。采用数值模拟法分析了多点热成形时起皱缺陷的产生原因，探讨了多点热成形件起皱缺陷的影响因素，得出了一次调形多点热成形时的无起皱极限。研究了一次调形多点热成形和实时调形多点热成形过程中高聚物板材的变形行为，指出采用实时调形多点热成形工艺能够有效消除高聚物板材三维曲面多点热成形件的起皱缺陷，并加以实验验证。5.高聚物板材三维曲面多点热成形精度分析与误差补偿分析了高聚物板材三维曲面多点热成形件的成形精度，探讨了成形误差的来源，指出弹性垫在多点热成形过程中的不均匀减薄以及高聚物在冷却过程中的收缩变形是引起成形误差的直接原因。运用数值模拟法对多点热成形件的误差进行了预测，研究了多点热成形件成形精度的影响因素，结果表明：弹性垫越厚，多点热成形件的成形误差越大；高聚物板材越厚、热膨胀系数越小、弹性模量越大，多点热成形件的成形精度越高。结合数值模拟结果，采用修正目标形面的方法结合对高聚物板材三维曲面多点热成形件的成形误差进行补偿，并通过多点热成形实验对误差补偿方法进行验证，实验结果表明：该误差补偿方法能够有效提高高聚物板材三维曲面多点热成形件的成形精度，从而验证了误差补偿方法的有效性。