当今国防军工、新能源技术等领域的高端装备飞速发展,对其关键零部件的制造技术提出了越加苛刻的要求。由于旋压工艺具有结构完整性好、综合性能高等优点,被广泛用于制造AP1000核主泵屏蔽套、新型战斗机喷管及航天飞行器头罩等大径厚比回转体零件。然而旋压失稳是制约此类零件制造精度的提高的主要因素。本课题组及其他学者的研究发现,载荷过大是导致旋压失稳的主要原因。因此本文将超声波引入旋压工艺,研发设计超声波旋压装置。本文研究成果及结论有以下几方面：1.采用Msc.Marc有限元分析软件建立了三维超声变薄旋压的有限元模型,通过有限元法分析发现超声旋压的成形载荷、变形应力及变形区摩擦应力相较传统旋压有大幅下降,验证了超声波旋压降载的可行性,并确定了超声旋压谐振系统的方案。2.运用解析法对换能器和变幅杆进行设计,得到换能器前端盖超越方程的关系曲线；对全波长复合型变幅杆实行分段设计,并推导各段复合型变幅杆设计公式,得到其频率方程关系曲线。采用有限元法对进行动力分析,获得换能器和变幅杆的工作模态和振型。利用阻抗分析仪测试换能器固有频率及阻抗,验证了换能器解析法和有限元法的准确性。3.本文研究了弯曲振动旋轮与纵向振动变幅杆耦合而成的变幅器设计规律。分析了旋轮与变幅杆耦合的频率特征和振幅特征,研究变幅器的尺寸参数对其纵弯频率的影响。并根据其规律完成变幅器的设计,并通过实验检测验证。对实测值与设计值的误差进行详细分析,获得了减小误差的设计方法。4.根据上述研究结论,试制了整套超声波旋压装置,并完成超声旋压实验,证明了超声场能够降低旋压成形载荷,为今后进一步改进工艺和装置奠定了基础,为大径厚比超薄壁件的旋压制造提供了一条可行的途径。