随着新材料和新工艺的发展,轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势。6082铝合金因其良好成形性能及抗腐蚀性能已成为理想的轻量化材料在汽车摆臂上已得到广泛的应用。但6082铝合金锻造温度范围窄,金属流动复杂,在模锻成形工艺中易出现充填不满、流线紊乱、折叠等缺陷,在一定程度上制约了铝合金模锻工艺在汽车摆臂上的应用。当前我国铝合金模锻成形技术,无论在工艺上,还是在产品质量控制方面都与欧美日韩等发达国家存在着一定差距。因此,开展铝合金筋类零件轧锻复合成形工艺力学特性与质量控制方法的研究,对于促进我国汽车轻量化的发展及铝合金在汽车零部件上的普及和应用具有重要的实际意义和工程价值。本文创新了铝合金汽车后摆臂轧锻复合成形工艺,采用理论分析、有限元仿真和实验相结合的方式,对汽车后摆臂的成形过程进行分析,并对整个过程中的关键技术问题进行研究,主要成果如下:1)创新了铝合金汽车后摆臂轧锻复合成形工艺该产品的传统工艺主要采用压扁、弯曲、预锻和终锻四步复合成形工艺,在成形过程中存在着材料利用率低、充型困难及内外部缺陷等问题。论文将创新轧锻复合成形工艺,利用楔横轧、压扁、弯曲、预锻和终锻的五步工艺来替代传统工艺,其中楔横轧工艺制坯可极大提高材料利用率并优化材料配置,降低了成形力,是轧锻复合工艺的技术核心。2)建立了楔横轧铝合金轴件极限断面收缩率的判断条件铝合金楔横轧工艺经常受到颈缩缺陷的困扰,如何预测和解决楔横轧的颈缩缺陷,并保证工艺间的形性协同控制,是本论文亟待解决的关键问题。本文采用理论分析和热力耦合的有限元仿真相结合的方式,对楔横轧工艺中极限断面收缩率的判定条件进行了研究,得到了楔横轧铝合金轴件极限断面收缩率的判断条件,结果表明楔横轧颈缩缺陷的产生不仅与工艺的几何参数G有关,还与材料的热性能参数M有关,并进行了相应的实验验证。该判断条件可以更准确的判断颈缩缺陷,并为二次楔解决大断面收缩率的分步判定提供了理论依据。3)探明了铝合合金大断面收缩率的颈缩机理与控制方法通过热力耦合的有限元模拟,探明了铝合金大断面收缩率颈缩缺陷产生的机理,得到在温度为500℃,轧制速度为1 rad/s时,一次楔楔横轧工艺最大断面收缩率为60.56%,而二次楔断面收缩率达到75%时仍然没有明显的颈缩缺陷,因此二次楔工艺可以很好地解决铝合金大断面收缩率楔横轧工艺的颈缩缺陷。4)阐明了铝合金模锻工艺多工步成形的形性协同机制采用热力耦合的多工步有限元模型,对不同工艺大变形位置的温度场和应力场进行了研究,阐明了铝合金模锻工艺多工步成形的形性协同机制。在轧锻复合工艺中,当楔横轧轧件出现颈缩时,后续工艺中锻件的轮廓会出现翘曲,从而造成锻件成形不足等缺陷,因此消除楔横轧的颈缩缺陷是实现多工步模锻成形质量协同控制的关键。5)获得了铝合金轧锻复合成形粗晶组织产生位置及减少粗晶组织的最佳工艺参数通过理论与金相实验,对不同工艺参数及热处理条件下粗晶组织做了分析,得出各工步及材料的预热温度及热处理工艺对产品粗晶组织的影响规律。结果表明当材料预热温度为490℃,模锻二次加热温度为495℃,上模预热温度335℃;下模预热温度315℃时可以得到符合微观组织要求的锻件。本文研究成果为模锻成形复杂大型铝合金筋类零件提供了新思路,为实现铝合金轧锻复合工艺高效精确成形提供理论和实验保障,并为二次楔解决铝合金大断面收缩率轧件的颈缩缺陷提供了理论依据,扩大了楔横轧断面收缩率的范围。