增量成形成形过程柔性高,并且能够提高材料的成形性能,是薄板成形技术的研究热点之一。单点增量成形工艺方法通过合理的轨迹设计,利用工具头垂直下压板料,使板料逐步发生塑性变形,获得预定的形状。工具头受到板料的变形抗力以及与板料之间的摩擦力共同作用,其承受的成形力成为装备设计和零件选型的重要依据。但是增量成形过程中板料变形抗力计算复杂,板料与工具头摩擦导致的局部温升会改变材料的性能,这些因素对精确预测成形力提出了挑战。本文围绕单点增量成形工艺中成形力预测这一问题,首先对单点增量成形开展初步实验研究;根据实验中出现的局部温升情况,对AA5754-O铝合金的温热及高温力学性能进行研究,并建立温热本构方程;最后利用热力耦合有限元模型对成形过程中的轴向成形力的影响因素和计算方法进行研究,并进行实验验证。本文完成的主要工作有:1.搭建单点增量成形工艺的成形设备和参数测量系统,对十字锥台零件成形效果以及成形过程中成形力与板料温度变化规律进行初步实验研究。2.根据实验所得到的温度变化范围,研究温热条件下AA5754-O的力学性能,建立适用于室温至200℃范围内的流动应力本构方程。通过编写Abaqus用户子程序实现本构方程在有限元仿真中的应用。另外,对AA5754-O在高温区发生的超塑性行为进行了初步研究,分析了高温条件下温度和应变率对材料力学性能的影响。3.基于Abaqus/explicit求解器,构建增量成形热力耦合有限元模型,对成形后的材料变形特征以及成形过程中工具头与板料接触区域的局部材料变形特征进行分析。4.利用热力耦合有限元模型对增量成形过程中轴向成形力的影响因素进行分析。综合不同工艺参数组合下的仿真结果,对现有的轴向成形力预测公式进行修正,得到考虑摩擦热影响的轴向成形力预测公式,并进行实验验证。