薄壁或极薄壁弯管件具有轻量化、低消耗、结构性能好等特点,被广泛应用于气液体传输管线路、航空航天、船舶等重要领域。但由于管材内部中空的结构特点和弯曲成形过程中金属流动的不均匀性,使薄壁弯管成形件极易发生起皱、破裂及横截面畸变等缺陷。对此,本文研究了一种适用于金属薄壁或极薄壁管材的充液弯曲成形新工艺,为极薄管材弯曲提供了新的成形方法。该工艺使用可变加载压力的液体对管材的内部进行支撑,管材两端施加拉力和推力,管材的弯曲过程在弯曲模具内部完成。并采用理论分析、有限元模拟和工艺试验的方法对该工艺展开研究。首先,详细介绍了薄壁管材充液弯曲成形工艺原理,并对管材纯弯曲下的变形情况和缺陷进行了分析;通过室温下的单向拉伸试验得出了304不锈钢管材的材料性能参数。基于ABAQUS有限元软件建立了薄壁管材充液弯曲成形工艺的有限元模型,对比分析了单独推弯、单独拉弯及推拉弯三种不同工况下应力应变的分布及其在弯曲过程中的变化情况,结果证明推拉弯工况可以有效减小管材应力应变的集中,并且使应力应变的极值降低。针对成形缺陷和壁厚变化情况对三种工况进行了对比分析,结果表明,推拉弯工况可以较好地解决内侧起皱和端口畸变的问题,使内外侧壁厚更为均匀。其次,对不同成形参数下薄壁管材弯曲成形结果进行分析,运用单因素方法研究了成形参数的影响规律。结果表明:弯曲半径、弯曲角度均会对管材弯曲过程中的壁厚变化产生一定程度的影响,且推拉弯工况的内外侧壁厚变化最均匀,受成形参数影响最小,内外侧典型位置壁厚增厚率与减薄率均保持在10%左右。对推拉弯工况进行了内压力、模具间隙、摩擦系数三种不同工艺参数下的成形质量分析,并应用正交试验方法对三种工艺参数进行了显著性分析,证明内压是该工况下影响成形质量的最主要因素。对不同内压加载路径和变速度进给的工况进行模拟,其中,梯度加载内压和匀速进给下的成形效果最佳,壁厚变化程度相对较小。最后,根据上述研究结果设计了薄壁管材充液弯曲成形工艺模具并进行工艺试验。试验结果表明梯度加载内压可以成功制得弯管成形件。梯度加载内压的试验结果与模拟结果对比表明,内外侧脊线壁厚与典型截面周向壁厚吻合度较好,不同截面的椭圆度值变化规律保持相同,椭圆度值最大不超过2%,表明该工艺对管材横截面的畸变控制较好。