板材成形技术越来越广泛地应用于以汽车制造为主的各个工业领域,大量新工艺板材得到广泛利用,改进现有成形工艺或开发新工艺来推动板材成形制造技术的进步是有重要意义的。拉深是板材成形的基本变形方式之一,压边力及其控制方法是影响成形过程的重要因素。压边力控制技术是板材冲压成形和成形设备的共性关键技术,对相关问题进行深入研究,进一步揭示起皱机理,开发新的成形工艺方法有积极意义。针对轴对称件和方盒形件的拉深成形,对应力应变分布规律、临界压边力、不同压边方法抑制起皱和改善成形效果等问题进行研究,主要包括:板材轴对称成形应力应变分布规律的直接积分参数解法;圆筒形件径向分块压边方法和曲面凹模相结合的拉深工艺;对方盒形件采用径向分块压边方法及改进的复合分块压边方法拉深工艺,采用合适的加载方式,实现分块压边载荷的独立加载,并分析主要变形条件对起皱、破裂及成形极限等的影响。首先,在薄板理论、平面应力和比例加载等条件下,采用直接积分参数解法,分析了圆筒形件、圆锥形件以及一般轴对称曲面零件应力应变分布的求解过程,并计算了任意曲面零件轴对称拉深成形应力应变分布结果,采用实验方法对圆筒形件拉深成形进行了验证,理论计算与实验结果基本吻合。以薄板理论和增量理论为基础,在较少假设条件下,分析得到了一般轴对称曲面零件成形等效应变增量的微分方程。根据泰勒级数展开式和积分定义给出了逐步直接积分参数解法,并计算了圆筒形件和圆锥形件拉深成形的应力应变,理论计算值更接近于实验结果。其次,以圆筒形件拉深成形为研究对象,分析了临界压边力数学表达式及法兰区的皱纹模型。采用有限元模拟和实验方法,对圆锥形凹模径向分块压边的圆筒形件拉深工艺进行了研究,并选用08Al、AA5754和AA6061板材,分析了径向分块压边方法结合多种锥角凹模的拉深成形工艺。实验结果表明,在合适的工艺条件下,这3种板材的极限拉深系数分别是0.373、0.410和0.431。理论分析、有限元模拟和实验研究都表明,该拉深工艺能有效提高圆筒形件的拉深成形极限。再次,分析了方盒形件皱纹模型的数学表达式,并计算了临界压边力。根据法兰区厚度分布规律确定了径向分块压边圈的分块位置。选用直径223 mm的ST12板料,模拟了方盒形件在径向分块压边条件下的拉深成形过程,分析了主要因素对成形过程的影响。有限元模拟和实验研究结果都表明,该方法可以一定程度上改善抑制起皱的效果和提高成形极限。最后,在局部约束条件下对圆筒形件和方盒形件拉深的法兰区起皱情况进行了有限元模拟和实验研究,并分析了起皱机理。板料在成形过程中的起皱不仅与所受应力状态有关,还与约束条件有关,进一步说明了采用分块压边方法的有效性。针对方盒形件的拉深成形问题,将周向分块和径向分块压边方法相结合,提出了复合分块压边方法。采用正交试验与有限元方法分析得到了各压边块的压边力分配比。选择1.0 mm厚的SPCC板材,分别在常压边力和变压边力条件下进行了有限元模拟,最大可成形板料直径分别为221 mm和253 mm,成形后最小厚度分别为0.513mm和0.493 mm。设计并制造了方盒形件复合分块压边拉深实验模具,实现了复合分块拉深的常压边力和变压边力加载方式。方盒形件在复合分块压边条件下进行了拉深实验,在常压边力和变压边力时可成形低碳钢板材(1mm厚的SPCC)的最大直径分别为213mm和231 mm的方盒形件。通过对轴对称件和方盒形件的成形理论及拉深工艺研究可得,采用径向分块压边方法的轴对称件拉深和采用复合分块压边方法的方盒形件拉深,均能有效提高抑制起皱的效果,并一定幅度地提高板材的拉深成形极限和工件的表面质量。