金属板料渐进成形工艺是一种基于计算机技术、数控技术和塑性成形技术基础之上,根据板材零件的成形要求设计数控程序,成形工具按照设定的程序轨迹,靠逐点成形板料零件的柔性加工工艺。该工艺不需要专用模具,成形性较大,重复性好,可逐点控制金属流动,能加工出形状复杂的自由曲面,适合于汽车新型样车试制、飞机蒙皮、洁具等小批量、多品种、形状复杂的板料零件加工,具有巨大的经济价值。但是迄今为止,国内、国际上对数控渐进成形工艺的成形机理和控制技术方面的研究还处于探索阶段,金属板材数控渐进成形工艺在应用中还存在一些迫切需要解决的问题,譬如:合理工艺参数的选择、避免成形中的破裂、起皱等缺陷的产生。要解决这些问题及缺陷,就需要对金属板材进成形工艺的变形机理进行深入研究。通过有限元法数值模拟,可以直接、方便、准确地获得单元网格应力、应变及厚度数据,并应用于成形机理研究。有限元法数值模拟已在板材成形工艺研究中发挥出举足轻重的作用。金属板料渐进成形因其成形特点特殊,如成形运动轨迹复杂多变、板材厚度的非均匀减薄以及局部累积变形等,使得对其进行有限元法数值模拟存在建模难度大、成形运动轨迹规划难、计算效率低等难点问题。本课题基于非线性、弹塑性有限元理论方法,对金属板料渐进成形的数值模拟的建模方法进行研究。通过建立与实际成形相近的实体模型,涉及材料非线性弹塑性材料模型、工具头运动轨迹优化、工具头运动加载控制等数值模拟中的关键性问题。根据建模规划,对渐进成形实验中最具代表性的圆锥台件,通过设定不同的工艺参数,如不同的工具头半径、不同层间距以及不同成形工艺轨迹等,对渐进成形过程的各不同参数进行仿真,研究不同工艺参数对成形件形状、板材厚度变化、应力、应变、以及成形力等的影响,从而为渐进成形机理研究和合理选用实验工艺参数提供了重要的参考和依据。