板材数控渐进成形是一项新型无模成形技术,它通过简单成形工具头对板材进行连续局部塑性加工,依靠塑性累积来获得制件最终形状,具有成形力小、柔性程度高、成本低和能提高板材成形性能等特点,特别适合小批量、多品种和快速原型制造,能够满足现代市场对产品个性化生产的需要,因此,该技术具有广阔的发展前景。论文针对渐进成形加工侧壁较陡制件时壁厚减薄严重的问题,用ABAQUS分别模拟单道次、两道次和多道次成形过程,获取不同加工策略下制件壁厚、应变等数据,探讨加工道次对板材成形性能的影响,为复杂零件工艺路线制定提供参考。首先,根据弹塑性有限元理论,对渐进成形过程建模方法进行规划。考虑计算精度和计算效率的统一,确定了基于S4R壳单元、涉及各向同性弹塑性材料模型、库仑摩擦模型和工具头空间轨迹动态加载等关键问题的去顶方锥件渐进成形过程仿真有限元模型。然后,设计一套压边装置,在同等条件下对有限元模型进行实验验证,结果显示,模拟获得的制件壁厚和侧壁形状与实验结果基本吻合;侧壁上A1、A2处的主应变变化规律与Jackson等提出的渐进成形变形机理相符。其次,基于完整的渐进成形有限元模型,研究了半顶角、工具头大小和下压量等三个主要工艺参数对制件壁厚、等效塑性应变、最大等效应力和成形力的影响,结果表明,半顶角是影响板材成形性能的重要因素,半顶角越大,制件最小壁厚越大,板材变形越均匀;小的下压量和大的工具头直径有利于获得应变分布均匀和表面质量较好的制件;工艺参数对最大等效应力没有影响;制件半顶角较大、下压量较大和工具头直径较大,都会使成形力增加。再次,在考虑工艺参数影响的基础上,进行几何分析,并以半顶角为30°的去顶圆锥件为对象,利用有限元方法分别模拟单道次和两道次渐进成形过程,经对比发现,两道次成形通过增加塑性变形范围来减小制件侧壁上的变形程度,从而使板材变形更加均匀;单道次成形件的最小厚度在两道次成形件对应区域有所增加,推迟了破裂的出现。经实验验证,模拟结果基本能反映实际情况。最后,以某直壁复杂结构件为例,介绍板材数控渐进成形工艺制定的一般步骤,并提出了多道次成形方案。经有限元计算得知,该方案每道次的最小壁厚能够反映工艺设计初衷。