金属板材单点增量成形是一种新型的板材柔性加工技术。该技术在板材成形过程中不需要模具或者仅需要简单的支撑装置、所需成形力小、自动化程度高,适合零件的研发试制和小批量生产,能满足市场对产品的多样性和个性化的需求。但是,金属板材单点增量成形质量还难以满足实际应用要求,因此需要对板料成形过程中材料的塑性变形机理进行深入分析。本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对板料变形过程中各部位材料的变形情况及成形性能进行了研究与分析,提出了一些改进措施。本文主要研究内容如下:基于有限元仿真,分析板材单点增量成形板料变形的特点。通过对方锥形件和圆锥形件进行数值模拟研究,分析成形件的厚度与理论值的差别,得出成形过程中板料存在不同的变形状态;通过分析工具头直径对成形件应变状态的影响,得出成形件各部位材料的塑性变形程度。以上分析有助于了解破裂容易出现的位置。通过实验分析,研究不同成形参数对板料最大成形角的影响,得出层间距、进给速度及成形件不同形状对最大成形角的影响规律,并提出了在成形前通过增加过渡区域来提高板料成形性能的方法。此外,本文分析了工具头在高转速下与板料之间的摩擦因素对成形极限的影响,成形角较大时出现减薄带对板料成形性能的影响,及多道次成形直壁类零件过程中由于路径规划不合理其侧壁及底部容易出现破裂的原因。通过实验分析与有限元分析相结合,分析圆锥形件及方锥形件沿径向和成形方向厚度分布情况。通过分析板料单点增量成形过程中材料的应变路径,得出其塑性变形特点及成形极限高的原因。实验中,对印有网格的1mm厚度铝板进行成形,然后测量出破裂网格的变化,绘制单点增量成形极限曲线。分析了方锥形件不同拐角半径上材料变形状态的差别,并进一步分析了多道次成形直壁件过程中侧壁材料的变形情况,得出其成形规律。