辊式成形工艺是一个针对变壁厚曲线回转外形筒体零件制备的新型工艺,相较于现有的传统方法,辊式成形具有材料利用率高,生产效率高,生产成本低的优点,同时可以有效的保留金属流线,大大提高了产品的可靠性。本文在塑性成形技术的基础上,推导出辊式成形回转外形筒体零件的前滑率计算公式,采用Pro-Engineer 3D构建了辊式成形三维模型,并利用Deform-3D有限元模拟软件进行仿真模拟。设计不同辊轮飞边槽开口角度,改变辊轮与坯料间的摩擦系数、坯料与冲头间的摩擦系数对纯铝坯料进行冷成形模拟;改变模具预热温度和冲头工作速度对40Cr坯料进行热成形模拟,并利用响应曲面法对辊式成形工艺参数进行优化,结果表明:飞边槽开口角度从50°增大到110°时,飞边槽内金属变形均匀系数呈现先降低后升高的趋势;当飞边槽开口角度为50°时,飞边槽内金属变形变形最不均匀,第二道次整形后飞边处产生了折叠;随着飞边槽开口角度的增大,飞边的高度逐渐降低,飞边槽开口角度大于90°后折叠消失;当飞边槽开口角度为110°时,第二道次整形后坯料壁厚不均匀。综上所述,飞边槽开口角度为90°左右时成形质量最好。第一道次辊轮的设计中得到两种辊轮型槽的设计方法:用咬入角作为中性角计算辊轮中部前滑率相对简单,但没有考虑摩擦的影响;用修正后前滑率公式及理论计算得到的中性角计算辊轮边部前滑率复杂,但考虑了摩擦的影响。第二道次辊挤整形时辊轮周向型槽边部长度可按等于辊挤整形后工件需要的轴向长度进行设计。在40Cr的热成形中,随着模具预热温度升高,冲头与辊轮的载荷逐渐减小,最后趋于稳定,坯料口部“凸台”高度逐渐减小,且预热温度每升高200℃,“凸台”高度下降0.6mm左右;随着冲头工作速度的增大,冲头与辊轮的载荷逐渐减小,最后趋于稳定,坯料口部“凸台”高度先减小后增大,冲头工作速度为40mm/s时高度最低。采用曲面响应的方法设计了优化实验方案,得到工艺参数对辊式成形筒体零件的影响机理,并建立了关联模型。在理论与仿真模拟的基础上进行辊式成形试验,得到无飞边且无折叠的变壁厚回转外形筒体零件,测量得到的坯料成形尺寸在工艺误差范围之内,证实了前期模拟及理论分析的正确性,为辊式成形工艺的发展提供了理论基础。