滚珠旋压是一种变形面积小、旋压力低的逐点连续成形工艺,主要加工变形难度较高、塑性变形较差的金属材料。而镁合金在室温下滑移系少,塑性变形差,但市场上对变形镁合金的需求量大,故滚珠旋压工艺是加工镁合金的不错选择。本文研究对象为AZ31镁合金,通过对镁合金薄壁管滚珠旋压的数值模拟和试验研究,分析了镁合金薄壁管的旋压温升规律和应力-应变特点。本文的具体研究内容如下:(1)采用ABAQUS有限元软件对AZ31镁合金薄壁管的滚珠旋压变形过程进行数值模拟。在单道次滚珠旋压模拟中,探索了不同工艺参数对管坯未变形区温度场的影响规律,模拟结果表明工艺参数(减薄量、进给比和旋压角)与管坯未变形区的温升都呈正相关关系,但随着参数的增加,温升速率逐渐平缓;在多道次旋压模拟中,分析了各旋压道次旋后管坯应力-应变的分布规律。(2)基于正交试验,对工艺参数(旋压进给比、减薄量、旋压角)进行优化,找出最优参数组合。优化后的工艺参数组合为:进给比0.1 mm/r,减薄量0.5 mm,旋压角24°。在此组参数下,管坯未变形区最大温度值和温度带的最大位移量达到最优。未变形区最大温度值可稳定在71～80℃。进行滚珠旋压实验,对比实验与仿真结果。(3)随着旋压道次的增加,AZ31镁合金薄壁管沿径向的组织更为均匀、细小。旋压第一道次AZ31镁合金薄壁管内部晶粒主要以变形晶粒为主,旋压第二道次与第三道次薄壁管内部晶粒主要以动态再结晶晶粒为主,旋压第四道次后,薄壁管内部的晶粒主要以亚晶为主,晶粒细化。(4)薄壁管经第一道次滚珠旋压加工后,抗拉强度为170.64 MPa,延伸率为13.72%;薄壁管经第二道次滚珠旋压加工后,抗拉强度是182.83 MPa,延伸率是15.34%;薄壁管经第三道次滚珠旋压加工后,抗拉强度为193.12 MPa,延伸率为16.83%;薄壁管经第四道次滚珠旋压加工后,抗拉强度是202.56 MPa,延伸率是18.10%。(5)对试验后的管件进行残余应力测试以及表面粗糙度检测,分析了残余应力的变化规律及工艺参数对表面粗糙度的影响规律。