管材内高压成形是汽车、航空航天等零部件加工的重要方法,内高压成形以空代实技术能有效地减轻零部件重量,从而降低能源消耗,减少尾气排放,拥有广阔的市场前景。与传统制造工艺相比,内高压成形技术工序简单,且能使具有空间变轴线截面的零部件一体成形,并且管材具有更好的结构强度、公差和刚度。由于汽车三元催化器连接件端盖采用传统工艺制造,存在工序复杂、材料利用率低等问题,难以满足社会对汽车零部件轻量化的要求。本文以某汽车三元催化器端盖作为研究对象,利用仿真分析方法开展汽车变截面、大胀形管件内高压成形规律的研究。首先,利用内高压成形设备对典型管件进行实验,以及借助非线性有限元软件对管件内高压成形过程进行数值模拟。通过实验与仿真分析结果的对比验证了有限元模型建立与数值计算的正确性,并分析了典型管件内高压成形过程的失效形式与关键参数对管件成形质量的影响规律。以此为基础,建立汽车三元催化器端盖“一模四件”、“一模两件”有限元模型,并拟定主要工艺参数,利用非线有限元软件对其内高压成形过程进行数值模拟,结果表明采用“一模两件”工艺成形质量较好。但由于其一次成形管件发生形变较大并且实际生产情况较为复杂,成形效果不能保证。为此采用“一模两件”端盖内高压多步成形方法,根据端盖成形工艺要求设计预成形模具,并利用有限元软件对其内高压成形过程进行数值模拟,分析预成形送料开口角度、内压力与轴向进给加载路径对成形质量的影响规律。研究结果表明:随着送料角度开口增大,管件材料补充迅速,“有益皱”高度明显增大且壁厚减薄程度得到改善,当第一次预成形模具采用送料角度为40°,初始压力18MPa的加载路径时得到成形结果最优;在管件第二次成形过程中采用有轴向进给的加载方式能够有效地降低壁厚减薄程度,提高成形极限;对于终成形过程采用先增大压力,使管件内存在一定的压力用于克服材料的残余应力,并在一定压力之支撑下能提高材料流动性,然后再降低压力,使管件材料在轴向进给的作用下得到一定的聚集,最后加大压力对管件整形,这样可有效地避免管件出现死皱,提高管件壁厚均匀程度,获得具有更好成形效果的管件。