管状带外壁凸台类构件广泛应用于航空航天、武器装备、矿采油田和汽车等重点工程领域,尤其在关键部件的轻量化方面占据重要地位。这些关键结构件常承受冲击力、惯性力、振动产生的附加应力等作用,因而对其安全可靠性要求非常严格。采用整体塑性成形方法制造的管状带外壁凸台类构件可以满足使用要求,然而成形中折叠、裂纹等缺陷直接影响构件质量。因此,需要对折叠、裂纹等缺陷的影响因素、形成机理进行研究,进而确定成形极限。一方面实现对构件成形的有效控制,避免缺陷的产生;另一方面成形极限的准确判别是该类零件扩展成形极限的研究基础。本文采用数值模拟、理论分析、物理实验等手段开展了以下研究并得到相关成果:利用Deform-3D数值分析软件研究了管坯内径d₀、外径d₁、管坯壁厚t、凸台型腔高度h、宽度w、凸台型腔圆角半径r、摩擦系数μ、挤压速度v等因素对成形的影响。结果表明:成形初始镦挤阶段易产生管坯内壁凹陷折叠等缺陷,稳定充型阶段的凸台边缘易产生裂纹缺陷,终成形阶段成形力会急剧上升。成形载荷随摩擦系数的增大而明显增大,较低的挤压速度和较小的摩擦系数条件下凸台的应变均匀性较好。凸台型腔宽度、高度对折叠缺陷的影响存在临界条件。在缺陷的产生机理方面,管坯的凹陷、折叠和管坯壁厚方向受力分布有关,管坯壁厚上受力方向有内外之分,向外矢量和越大管坯越易产生凹陷折叠;分析凸台变形区微单元力学模型,结果显示减小摩擦系数或者增大凸台型腔高度、宽度可以增加凸台的极限长度。在成形极限方面,凸台型腔轴向截面的形状和面积决定了初始镦挤阶段管坯内壁是否发生凹陷和折叠,凸台型腔径向长度对初始镦挤阶段是否发生内壁凹陷无明显影响;管坯尺寸d₀、d₁和t决定了所能成形无缺陷凸台轴向截面积w×h的最大值。定义S=（h/t）×（w/t）表征管坯径向挤压外壁凸台初始镦挤阶段的安全性程度,每一个d₀/d₁存在一个确定的成形安全极限值S_d,S_d的值与管坯壁厚t的大小无关;当S>S_d时管坯会发生内壁凹陷、折叠,当Sd时管坯不会出现内壁凹陷、折叠。研究得到管坯径向挤压外壁凸台成形初始镦挤阶段的成形极限图,确定了成形参数选择的安全区域与危险区域。通过数模模拟实验,分析了凸台数量、分布位置和加载凸模数量对成形质量的影响,结果显示轴对称分布、双向加载条件下的凸台区域应变较为均匀,成形过程对模具损伤较小。通过设计物理实验,验证了上述成形极限等结论的正确性,并成功应用于实际生产中。