柔性轧制是一种新型的三维曲面件连续成形工艺,结合了多点成形工艺的柔性成形和传统轧制的连续成形的优点。在成形过程中,依靠上、下工作辊之间特殊的不均匀辊缝分布和柔性工作辊自身的旋转来实现板材的持续性进给,从而得到连续的三维曲面件。柔性轧制成形工艺因具有无模、连续、高效的成形特点,所以容易满足现在社会诸多行业对三维曲面件个性化的需求,特别是在汽车、轮船和航空航天等领域有着极为广泛的应用前景。本文基于对柔性轧制成形工艺原理分析,通过数值模拟与实验验证相结合的方法探究了板料尺寸对柔性轧制成形效果的影响规律,利用多道次成形工艺改善柔性轧制中板料的厚度减薄能力,最终达到优化成形工艺的目的。本文的具体研究内容及其结论如下:(1)通过成形件的几何形状和力学性能,分析了柔性轧制成形的原理和过程。基于板料的不均匀的塑性应变,概括变形接触区的特点。结合成形辊的分布特征,分别针对典型曲面件——凸曲面件和鞍形件建立辊缝函数,确定成形参数之间的数值关系。(2)基于柔性轧制成形原理,建立离散型柔性辊有限元模型。结合有限元基础,确定模型中网格划分、边界条件等参数的合理设定。分别从应力应变、厚度减薄分布等方面,分析数值模拟结果,验证辊缝不均匀分布的合理性;分别提取成形件横、纵向的弯曲半径以及轮廓线,对成形件进行了曲面误差分析,探讨成形件各区域的误差分布。(3)从成形区分布和弯曲变形两方面分析柔性轧制成形效果。结合数值模拟结果,分别从板长、板宽和板厚三方面研究了板料尺寸对曲面成形效果的影响。在相同条件下,可以通过改变板料尺寸来有效地提高板料稳定区长度所占比,提高板料利用率,降低加工成本,改善成形效果。(4)以凸曲面件为例,通过有限元数值模拟讨论了辊缝分布,压下量和板厚对板料厚度减薄能力的影响规律;结合辊缝分布和压下量的影响规律,引入多道次成形工艺,即将一次大变形分为多次小变形,小变形的多次累积最终实现弯曲成形。利用多道次成形工艺可以显著改善柔性轧制成形效果,且随着成形道次的增加,效果愈发明显。最终达到优化柔性轧制成形工艺的目的。(5)进行柔性轧制相关成形实验研究,证明了数值模拟的可靠性。分析不同成形件的成形效果,验证了板料尺寸对成形效果的影响规律,确定多道次成形工艺在柔性轧制成形应用的合理性。