大型航空构件的生产技术是一个国家科技水平高低的重要标志之一,随着国际航空领域的蓬勃发展,航空构件的需求量和需求种类日益增加,对其性能也有了更高的要求。起落架是飞机上的重要零件之一,是典型的大型航空构件,该类锻件水平投影面积大、纵向凸起高且窄、纵截面面积变化剧烈,在形状和性能方面有很高的要求,目前整体模锻是制造该类锻件的核心技术。然而现阶段,通过整体模锻技术成形该类产品时,容易造成充不满和晶粒尺寸粗大等缺陷。因此,如何在提高材料利用率、降低成形载荷的基础上获得形状和性能均满足要求的锻件是一个迫切需要研究的课题。因此,本文提出了局部控流和模具控温的方法进行终锻件形状和性能的控制,并结合BP神经网络和遗传算法进行参数的优化,为成功实现B787前起落架外筒锻件的成形提供了指导作用。首先,分析了B787前起落架外筒锻件的结构特点,根据其形状结构设计了预锻件和毛坯形状,并制定了起落架外筒锻件模锻工艺流程:下料→加热→镦粗→拔长→加热→拍扁→加热→预锻→加热→终锻。按常规飞边设计方法设计终锻飞边尺寸,然后利用有限元模拟软件DEFORM-3D对B787前起落架外筒锻件模锻过程进行了全流程模拟,模拟结果显示,终锻过程凸起部位并没有完全充满,需要进行改进。其次,针对B787前起落架外筒锻件头部充不满的问题,分析提出了调节局部飞边厚度控制金属流动的方法。基于主应力法和分流面应力平衡条件建立了飞边尺寸求解模型,获得了终锻件局部飞边厚度尺寸;随后,根据原先设计的起落架外筒锻件成形工艺方案,运用有限元数值模拟软件DEFORM-3D模拟了锻件热模锻全流程,分析了整个成形过程的金属流动、应变分布和终锻件的晶粒尺寸分布。结果表明,局部控流方法获得了形状合格、无缺陷的终锻件。同时,又根据该工艺进行了局部控流实验,得到的锻件完全充满,飞边均匀,无成形缺陷,模拟结果和实验同时验证了局部控流方法的正确性,然而模拟和实验均发现终锻件部分区域的晶粒尺寸粗大。然后,针对其终锻成形过程中出现的晶粒尺寸粗大的问题,提出调控模具温度以改善晶粒尺寸的方案。在保证局部控流的基础上选取上模温度、下模温度、模具运行速度、凸起部位飞边厚度为因素,终锻最大成形载荷和最大晶粒尺寸为目标函数设计了16组正交试验,进行BP神经网络建模,再结合遗传算法对各参数进行优化,获得最优的参数组合,同时使用DEFORM-3D有限元模拟软件进行验证。模拟结果表明,采用模具控温得到了形状和晶粒尺寸均合格的锻件。最后,进行了简单凸起件的成形实验,将得到的锻件某一截面4个不同区域的晶粒尺寸与相同条件下模拟得到的晶粒尺寸进行对比分析,发现误差均小于5%,由此可以证明:利用耦合了微观组织演变模型的DEFORM-3D模拟得到的晶粒尺寸是准确的,从而进一步证明模具控温可以细化晶粒尺寸。