薄壁曲面件是航空航天、汽车等领域中一类量大面广的构件。随着这类构件向大型化、整体化发展,塑性失稳成为制约其整体成形的难题。为了解决铝合金薄壁曲面件液压成形过程失稳起皱与变形不均匀问题,本文以运载火箭贮箱整体结构箱底为研究对象,研究2219铝合金薄壁曲面件液压成形过程应力变化规律和起皱行为,揭示不同流体加载方式对变形均匀性的影响规律,为贮箱箱底整体液压成形提供理论指导。为了建立半球形曲面薄壳液压成形起皱预测理论模型,开展了考虑悬空区反胀行为的失稳起皱力学解析。建立变形区几何模型,通过液压成形过程力学分析,建立了反胀流体压力计算模型,分析了工艺参数、几何参数和材料参数对反胀压力的影响规律,表明试件深径比和板坯厚径比对反胀压力影响较大;数值解析获得了反胀区临界起皱应力,表明随着流体压力、板坯厚径比和试件深径比的增加,临界起皱应力数值显著提高,起皱趋势降低;以临界起皱应力为判据,提出了曲面薄壳液压成形工艺窗口的建立方法,在该窗口内纬向应力小于临界起皱应力。为了获得反胀区形状和应力应变变化规律,开展了曲面薄壳液压成形过程数值模拟,揭示了提高流体压力抑制曲面薄壳起皱的机理。建立了基于Hill 1990各向异性材料模型的数值模拟模型,提高流体压力能够减小反胀区面积,反胀区经向应变和纬向应变数值同时提高,经向应变最大值位于靠近凸模区,纬向应变最大值位于靠近凹模圆角区;凹模圆角区纬向应变梯度降低。流体压力不足时,反胀区为一拉一压应力状态,成形中后期纬向压应力急剧增大,超过临界起皱应力时导致起皱缺陷;提高流体压力,纬向压应力明显减小,并由压应力变为拉应力,此时反胀区为双拉应力状态;反胀区经向应力和纬向应力同时产生较高的应力峰值,随流体压力增大,峰值呈增加趋势。为了研究薄壁曲面件液压成形起皱行为并获得工艺窗口,开展了2219铝合金半球形薄壁曲面件液压成形实验研究,分析了流体压力和坯料厚径比对起皱行为的影响规律。提高流体压力、增大坯料厚径比能够显著降低薄壁曲面件起皱高度,有助于控制起皱缺陷。结合理论分析和数值模拟,建立了厚度1.5mm、厚径比为2.3‰的2219铝合金薄壁曲面件液压成形工艺窗口,成形初始,流体压力呈线性增加趋势以维持反胀变形行为;成形后期,流体压力保持不变以抑制起皱缺陷,同时防止流体压力过大导致破裂缺陷,为首次成功研制出3m级运载火箭贮箱箱底件提供了指导。为了提高薄壁曲面件应变量和应变分布均匀性,开展了预胀液压成形和正反复合加压成形实验研究,获得了流体压力加载方式对薄壁曲面件变形均匀性的影响规律。采用响应面设计方法优化了预胀形状,分析了预胀形状对应变和壁厚分布的影响规律:优化后的薄壁曲面件在应变量提高75%的条件下,应变分布均匀性同时提高45%,试件整体变形均匀性显著提高。分析了正反复合加压对应变和壁厚的影响规律,提高正反压力值,变形量提高65%;提高正反压力比,变形量提高25%。经过固溶处理-液压成形-人工时效后,2219铝合金半球形薄壁曲面件强度显著提高,抗拉强度为440MPa,提高了13%。