单点增量成形技术是一种局部动态加载、逐层累积不均匀变形的新型无模无约束柔性板料成形技术,通过特定的成形工具,按照预定成形轨迹对板料进行逐层成形,最终累积得到所需的零件形状,成形过程无需专用模具,相比于传统板料冲压成形过程具有快速、柔性、绿色、低成本等优势,特别适合定制化和小批量板类零件的制造。虽然单点增量成形技术具有诸多显著优点,但该技术成形过程中板料变形情况复杂,涉及成形参数多,导致难以精确控制成形制件特性,这严重制约了单点增量成形技术的发展和工业化应用。为此,本文在分析单点增量成形过程板料和工具头接触区域摩擦状况的基础上,采用理论分析、有限元仿真和实验研究相结合的方法,对成形精度以及表面质量等制件特性进行系统研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。建立了考虑变摩擦状态的单点增量成形过程力学模型,获得了单点增量成形过程摩擦系数与成形力和成形参数之间的解析关系式,将实验测量的成形力代入解析式中得到了不同成形参数时的摩擦系数,利用响应面法建立了成形参数与摩擦系数之间的直接关系,分析了各成形参数对摩擦系数的影响规律。根据单点增量成形有限元建模特点并利用所提出成形过程摩擦系数的求解方法,建立了考虑摩擦状态的成形过程有限元仿真模型,通过仿真与实验结果的对比分析验证了所提出理论计算方法和所建立有限元模型的正确性。提出一种将动力显式算法获得的板料状态作为求解卸载回弹过程初始状态,而用静力隐式算法模拟成形制件卸载过程的回弹计算方法。通过仿真结果研究了成形制件内部残余应力分布规律,分析了成形参数对成形制件残余应力和回弹量的影响,建立了残余应力和回弹量之间的关系;通过实验得到了成形制件不同区域的微观组织和表面粗糙度,分析了残余应力与微观组织之间的关系;以几何精度和表面粗糙度最优为目标进行多目标参数优化,得到了最优成形参数组合,为通过成形参数的选择控制制件特性提供参考。提出了一种适用于半球形工具和平头工具的STL三角面片法向矢量与成形残余高度相结合的单点增量成形轨迹自适应分层方法,针对成形过程中下压点集中和单向成形轨迹造成的成形制件局部压痕和整体扭转,通过避让压入点的塑性变形区生成了一种下压点分散的混合进给轨迹;设计了适用于不同数控系统的G代码生成模块,在Qt Creator平台上以C++为编程语言,开发出单点增量成形轨迹生成软件,获得了能够运用于不同数控系统的成形G代码;利用所生成不同类型的成形轨迹进行有限元仿真和实验,研究了轨迹类型对制件特性的影响,为通过成形轨迹的优化有效控制制件特性提供了重要依据,通过实例验证了所提方法的可行性及所开发系统的实用性。提出一种施加等静背压的柔性支撑单点增量复合成形方法,研制出等静背压柔性支撑装置,建立了等静背压支撑柔性单点增量成形过程力学模型,通过理论分析获得了接触区域应力三轴度和应力状态软化系数的理论计算公式,分析了静压对成形过程的影响;建立了等静背压柔性支撑单点增量成形过程有限元模型,研究了静压对成形力、等效塑性应变、残余应力以及回弹量的影响,获得了静压大小对成形制件特性的影响规律。仿真和实验结果表明,施加合适的等静背压可有效提高制件精度,减少制件整体变形,这为提高成形制件特性提供一种新思路。