镍基合金因具有良好的耐高温、抗氧化、耐腐蚀及高温强度等优异的综合性能,被广泛应用于航空发动机及燃气轮机燃烧室承受高温的关键部位,如用于制造燃烧室端部的锥筒形件等。该类零件传统制造方法是采用多道次冲压拉深及中间热处理,但容易使零件产生严重的壁厚不均匀现象,难以满足成形质量和力学性能要求。而剪切旋压能制备尺寸精度良好的薄壁锥形件,拉深旋压可在不改变零件壁厚的前提下使坯料直径减小成形出为筒形件,因此采用剪切旋压与拉深旋压相结合的成形方法是制备高精度锥筒形件最有效的方法。由于镍基合金变形抗力大、加工硬化严重,受制于材料的成形性能,极大地增加了锥筒形件拉深旋压成形的难度,成形时易产生起皱等成形缺陷。本文以Haynes230镍基合金锥筒形零件为研究对象,提出由锥形预制坯经过真空固溶处理后拉深旋压成形锥筒形件的方法,基于有限元模拟和旋压试验对Haynes230镍基合金锥筒形件拉深旋压变形规律、典型缺陷控制及失稳起皱判据进行了系统研究。基于ABAQUS/Explicit建立了锥筒形件拉深旋压弹塑性有限元模型,分析了瞬态等效应力应变和不同道次下的三向应力应变及壁厚的分布和变化规律。结合不同工艺参数组合和热处理方案对成形缺陷进行了总结和分析,并提出了相应控制方法。然后从成形过程中等效应力应变最大值的变化研究了不同工艺参数对旋压典型缺陷的影响,并从旋压成形后零件模拟值与试验值的壁厚、高度、平均圆度、回弹角和直线度五个指标进行了对比验证。最后研究了起皱产生后的应力应变和壁厚分布和变化规律及不同参数对旋压失稳起皱的影响规律。根据德鲁克公设中材料稳定性判定公式提出了旋压失稳起皱的判据,并编写了用户子程序将判据耦合到有限元模型中。研究结果表明:当旋压过程至坯料口部时,瞬态等效应力最大值位于旋轮与坯料接触区及其附近区域,瞬态等效塑性应变最大值位于坯料口部边缘处;母线方向拉应力、压应力和切向拉应力、压应力均比厚向拉应力、压应力大得多。母线方向产生拉应变、切向产生压应变,而厚向既有压应变,又有拉应变;筒形段壁厚先减小后增大、中部减薄最严重。旋轮进给比、道次间距和首道次仰角对多道次拉深旋压等效应力最大值、等效塑性应变最大值均有较大的影响,而且对失稳起皱和轴向破裂两种成形缺陷的影响有明显规律。旋轮进给比、坯料直径和坯料厚度对产生失稳起皱位置、切向压应力最大值和母线方向拉应力最大值有显著影响。锥形预制坯经过真空固溶处理后,采用工艺参数为:进给比f=0.8mm/r、、道次间距p=5mm和首道次仰角θ₀=40°进行多道次拉深旋压可以成形出质量较好的锥筒形件。