为满足人们日益增长的出行需求和推进城市化建设,我国城市轨道交通网以其高运量、低能耗、快速及适用中长载客距离的优势越来越被完善。轻质、环保和性能好的铝合金板材成为轻量化车身的首选用材。其冲压工艺回弹大,不适于生产复杂的大型车头蒙皮件,材料超塑性的发现为铝合金蒙皮件的制造提供新的成形方法。本课题以5083-H111铝合金为原材料,采用结合热冲压、超塑气胀和正反胀性三种方法的均匀快速超塑成形技术对金义东市域快轨列车车头灯口外板件进行成形研究,提升制造效率,保证产品精度,打造全铝车头。首先,在420～540℃的温度区间内、应变速率分别为5×10-4s-1、1×10-3s-1和5×10-3s-1条件下对5083-H111铝合金进行高温单向拉伸测试,分析发现,在480℃、1×10-3s-1时材料延伸率达265.52%,峰值流动应力仅17.28MPa,为最佳工艺参数;并进一步在不同的预变形速率和突变位置时进行变速率拉伸实验,结果表明预冲压延伸率在20%之内对板材的超塑性能影响不大;通过分析拉伸样品组织和断口形貌研究了材料的高温变形机制和断裂机制;又利用测试数据,分别拟合计算了Backofen幂率方程及Arrhenius函数方程的相关参数,得到了5083-H111铝合金的本构模型。对灯口外板件进行成形性分析,确定了拔模方向与工艺路线;通过研究不同形状反胀腔对盒形件终胀壁厚分布的影响,发现预胀贴模面设计应遵循面积或线长相似的原则;利用MSC.Marc软件对成形过程进行有限元分析,结果表明热冲压过程存在边缘补料机制,板材厚度变化不大,对比仅单向胀形和正反胀形两种方案结果,前者极易出现破裂和起皱缺陷,后者完全贴模后最小壁厚2.421mm,无皱纹,可采用此方案成形。最后,根据基础试验结果及拟定工艺方案,利用模拟输出的压力控制曲线对5083-H111铝合金灯口外板件进行试制,经实际模具调修与胀形参数改进,在温度480℃、保压气压2MPa条件下,研制出贴模良好、形状精度误差在2mm之内、整体平均减薄率不超过10%和机械性能在原始板材90%以上的合格产品件,该工艺路线可用于批产。