三维曲面金属板类件被广泛用于汽车制造、城市建筑、高速列车、航空航天等制造业中的众多领域。对于大批量、单一化的曲面件的加工制造大部分使用传统模具成形;而对于小批量或单件的个性化、多样化、大型化的曲面件的生产,考虑到模具加工的经济性和灵活性,需要新的柔性成形技术来满足市场需求。曲面辊弯成形结合多点调形原理与卷板成形,采用三个轴线可弯曲的柔性辊作为成形工具,可以满足个性化、多样化及大尺寸双曲度曲面件的成形。本文从理论分析、数值模拟和成形实验三个方面对曲面辊弯成形过程中板料的纵向与横向变形开展研究,给出了成形过程控制方法,为成形工艺的开发提供理论指导和支持。本文主要研究工作如下:1、研究不同上辊下压量下凸形与鞍形曲面件的横向变形过程。提供曲面辊弯成形有限元模型中的材料模型、局部坐标系、分析步、摩擦模型、边界条件、接触模型及网格单元等关键参数的设置和选择方案。建立鞍形与凸形曲面件的有限元模型,分析不同下压量下的鞍形与凸形曲面件的横向截面线曲率的变化规律。结果表明:在曲面辊弯成形过程中,将正在成形的板料分为待成形区、变形区和已成形区。鞍形曲面件与凸形曲面件的不同区域的横向变形程度不同。在上辊下压量相同时,成形的凸形曲面件横向截面线曲率要比成形的鞍形曲面件横向截面线曲率大。2、分析不同工艺参数下凸形与鞍形曲面件的纵向与横向成形曲率半径。通过数值模拟,分析板厚、柔性辊弯曲半径、板宽、材料性能、上辊下压量对凸形与鞍形曲面件纵向与横向曲率半径的影响规律,给出不同板厚下的上辊下压量和柔性辊弯曲半径与成形曲面件的纵向和横向曲率半径之间关系曲线图。研究曲面辊弯成形过程中纵向变形与横向变形相互间的影响规律。横向变形对纵向变形的影响,主要体现在柔性辊弯曲半径对纵向成形曲率半径的影响方面。纵向变形对横向变形的影响,主要体现在上辊下压量对板料横向成形曲率半径的影响方面。3、基于小型曲面辊弯成形实验装置,进行成形实验及成形精度分析。介绍小型曲面辊弯成形实验装置的主要结构,提供装置的主要参数,讨论成形板料的工作过程。此装置可加工最大宽度为300mm、最大厚度为3mm的板料。介绍用于曲面测量的3DSS光学扫描仪,叙述了曲面测量原理及其特点。采用小型成形实验装置进行了不同材质、不同类型的曲面件的成形实验,采用三维光学扫描仪扫描测量曲面成形件,分析成形曲面件的成形精度及表面光滑度。测量结果表明:在鞍形和凸形曲面件的边缘上存在相对大的形状误差,在前端和后端,成形误差主要来自于所谓的直边效应。在侧边区域,成形误差主要由成形曲面件发生回弹引起的。柔性辊的形状被适当地设计以补偿曲面件成形过程中发生的回弹现象及纵向变形和横向变形的相互影响,则可以减小成形误差。4、基于大型曲面辊弯成形实验装置,进行成形实验及成形精度分析。介绍大型成形实验装置的主要结构,提供了装置的主要参数,讨论加工成形圆形板料和方形板料的工作过程。此装置可加工厚度为2~6mm的板料;工作区可加工最大直径为1200mm的板料,单侧工作区可加工最大宽度为500mm的板料。采用大型成形实验装置加工不同材质的蝶形、鞍形和凸形曲面件。采用三维光学扫描仪扫描测量曲面件,分析曲面件的成形精度及表面光滑度。通过超声波测量仪检测成形曲面件的厚度,分析成形曲面件的厚度分布规律。成形曲面件的最终曲率半径接近目标值,通过曲面辊弯成形可以获得具有良好表面光滑度的双曲度曲面件。