随着我国工业现代化的快速发展,整体塑性成形的管材弯曲件大量应用于航空航天、汽车船舶等工业领域,尤其是薄壁小弯曲半径管件,因其具有重量轻、强度高和节约装配空间等优点,得到了广泛是关注和研究。但由于薄壁管材小弯曲半径整体弯曲成形过程中管坯材料变形的特殊性和复杂性,成形管件容易产生管壁失稳起皱、减薄拉裂、横截面畸变等缺陷。本文采用理论分析、有限元模拟和实验研究相结合的方法,对外径32 mm、壁厚1 mm规格的LF2M薄壁铝合金管材,分别进行带有长直管的薄壁弯头小弯曲半径推弯成形和管材充液剪切弯曲成形工艺技术研究。具体研究内容和成果如下:(1)通过理论分析研究了带长直管的薄壁弯头小弯曲半径推弯成形原理及相关工艺参数的计算;通过管坯材料室温拉伸试验获得了LF2M薄壁铝合金管材基本力学性能参数;对不同的管材推弯下料形式进行了分析对比研究,最终选择两端补偿下料的方式进行管材推弯成形工艺研究。(2)利用ABAQUS有限元模拟软件建立带长直管的薄壁弯头小弯曲半径推弯成形有限元模型,采用不同工艺参数对管材推弯成形过程进行数值模拟研究,结果表明:内压过大易造成管材与推头接触端材料发生堆积起皱和弯头成形不足的现象;内压过小则会造成管材失稳起皱和横截面畸变等缺陷。适当增大摩擦系数能有效抑制管材弯曲外侧壁厚最大减薄率,并能降低成形管件截面椭圆度,但是过大的摩擦系数会降低管材推弯成形质量并影响模具使用寿命。(3)采用聚氨酯材料作为管材内部填充的弹性介质,进行薄壁管材1倍相对弯曲半径(1D)推弯成形实验研究。通过改变芯轴反推压力调节管材弯曲成形内压,通过改变润滑方式调节管坯与模具型腔之间的摩擦系数。实验结果表明:当采用二硫化钼润滑剂,反推压力为0.8MPa的工艺条件下推弯成形的管件质量符合技术要求。(4)通过了理论分析研究薄壁管材剪切弯曲成形原理,建立薄壁管材充液剪切弯曲成形有限元模型,采用1/4模型研究不同内压和进给比对管材剪切弯曲成形质量的影响,结果表明:内压过小会造成管材内部支撑不足,管壁出现失稳起皱现象;而内压过大则会导致成形管材局部出现过度减薄乃至破裂的缺陷。进给比过小会出现管材密封失效的现象,过大则会造成管壁材料堆积起皱的成形缺陷。(5)研制了一套专用的管材充液剪切弯曲成形设备及模具,使用LF2M铝合金管料,进行相对弯曲半径为0.8的管材充液剪切弯曲成形实验,通过改变成形工艺参数,研究不同内压和进给比对管件成形质量的影响。实验结果表明:成形内压为20 MPa、进给比为1.0的成形条件下充液剪切弯曲成形的管件质量符合工艺技术要求。