旋压成形技术作为金属回转体零件的最佳成形加工方法之一,广泛的应用在航空、航天、兵器及民用汽车等行业。随着军工行业和民用交通行业对金属回转体零件的轻量化、强韧化要求的提升,相关零件的结构改进和制造工艺改善的需求日益强劲。相对于等壁厚壳体零件,带内加强筋工件在保证零件强度的同时,可以有效降低自身重量,而对于内部加强筋为网格状的复杂內筋结构,相应轻量化优势更加明显。本文针对复杂內筋壳体零件旋压成形工艺技术为研究课题,以內部带网格加强筋筋壳体零件为研究对象。基于经典金属塑性成形理论和强力旋压成形理论,采用仿真模拟和试验研究验证结合的方法,围绕网格筋筒形零件的旋压成形机理、旋压工艺参数控制及优化、配套工装模具优化设计及制造和网格筋零件旋压成形试验等研究方向开展工作。针对多评价指标条件下综合最优工艺参数组合确定难题,采用了正交试验优化设计和灰色关联度分析法相结合的方法。针对旋压成形后因零件环状內筋的存在而无法卸料的难题,设计了专用径向七分瓣芯模。最终利用旋压工艺完成了带网格內筋壳体零件的加工成形,为此类零件的加工成形提供了一种新的工艺选择。论文主要研究内容概括如下:网格筋筒形零件旋压塑性理论及仿真数学原理研究。基于传统金属塑性变形理论,以晶体滑移和位错概念为基础,结合网格筋旋压成形金属流动特点分析相应成形机理;在建立网格筋金属流动模型的基础上,以金属质点流速方式分析金属流动规律;依据应力应变分布状态总结不同壁厚层的不均匀变化程度;分析了网格筋零件旋压力计算方式并给出相应计算公式,为后续旋压力计算提供理论支撑。简要分析了网格筋零件仿真建模的数学理论基础和相应求解器的选取原则,为后续仿真试验数据分析奠定基础。网格筋筒形零件旋压成形仿真分析研究。以网格筋筒形零件的各项技术参数为输入,将旋轮工作角、毛坯减薄率和旋轮进给速度设定为变化工艺参量,在ABAQUS软中建立旋压仿真模型。仿真试验中采用正交试验设计手段设计了25组试验参数组合,并以各组参数模型中的应力云图、应变云图和成形效果为判断依据,分别对网格筋零件质量考核指标的纵向內筋、横向內筋和内壁椭圆度的成形效果进行了仿真试验。依据仿真试验结果绘制了各工艺参量在不同参数条件下对各质量考核指标的趋势变化图,进而分析得出了单一考核指标下的最佳工艺参数。网格筋筒形零件旋压成形工艺参数控制优化研究。为了保证网格筋筒形零件旋压仿真工艺参数的准确度,针对网格筋零件的正交仿真实验数据进行了极差数据分析。针对出现的不同优化目标下,工艺参数的影响显著性顺序不同,产生的最佳工艺组合不同的问题,引入灰色关联分析的方法进行工艺参数优化设计。通过分析纵向筋高差值、横向筋高差值和内壁椭圆度的模拟结果,得到了各因素对评价指标的影响顺序。进而采用灰色关联分析方法对网格筋零件进行多目标关联度的分析,得到了多目标优化的工艺参数最优组合,为后续试验提供了工艺数据支撑。网格筋筒形零件旋压成形试验研究。根据网格筋零件旋压试验的工艺要求,设计加工完成了网格筋零件旋压专用分瓣芯模,分瓣芯模在具有良好刚性和强度的同时能够实现快速的分瓣拆卸,解决了网格筋零件旋后的卸料难题。在专用工装模具的支持下,采用仿真模拟提供的优化工艺参数组合,先后进行了网格筋零件室温旋压和加热旋压,最终通过加热旋压工艺旋制完成了2.5 mm內筋高和4 mm內筋高网格筋目标尺寸零件。针对旋压工艺试验中出现的加强筋成形质量、成形高度和壳体成形精度、表面粗糙度等缺陷进行了详细的质量控制分析,总结相应规律提出了解决手段。网格筋旋压壳体零件尺寸检测及性能分析。针对网格筋零件内壁复杂形面的测量开展高精度光学测量实验验证,通过测量所得数据,验证了网格筋零件具有良好精度,同时也证明了光学检测手段可以应用于网格筋内壁形面尺寸的测量。在此结论基础上,初步探索了光学自动测量技术的应用可行性。对网格筋零件的旋压壳体样件和旋后退火样件分别进行了材料力学拉伸试验和微观组织金相观察,实验数据证明旋压后的网格筋样件材料性能有较大幅度提高。