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旋压超薄壁筒形件时,如果成形力过大就会造成工件开裂、隆起、起皱及撕裂等缺陷。克服缺陷的方法是减少旋轮的轴向压力,降低切向应力。研究表明,超声振动可降低材料的塑性成形力。研究超声波对材料塑性成形的影响机理对于推动超声塑性加工工艺的应用具有重要意义。本文采用ABAQUS进行了超声挤压和常规挤压模拟仿真,发现超声挤压时成形力以脉冲的方式作用于工件,超声挤压的平均力低于常规挤压约50%；相同挤压力条件下,超声挤压的材料变形体积提高近1倍。采用ANSYS对设计的阶梯型变幅杆进行模态分析,结果显示其纵向振动时的频率为20574Hz。变幅杆的谐振频率为20073Hz,仿真值与其偏差2.5%；同样得到工具头纵向振动时的频率为20431Hz。设计制作了超声振动挤压试验台,进行7050铝合金和C-276镍基合金试件的常规挤压和超声挤压试验,发现超声挤压比常规挤压变形体积增加2倍以上,超声波使材料发生“软化”,降低了材料成形力,“软化”的本质是材料杨氏模量减小；同样条件下,振幅越大,材料变形体积越多。结合声子理论、金属塑性变形机理和晶格振动理论研究了超声振动对材料流变的驱动机理,研究表明：超声振动在晶体滑移面上激发出高能的短波声子,声子传播到变形区高密度位错晶界,导致原子动能和势能的跃迁,最终转化为材料的塑性变形能；如果脉冲滑移的几率相等,则单位时间传递的能量与脉冲频率成正比。设计制作了超声旋压试验台,对LY12铝合金筒形体进行普通旋压和超声旋压试验,发现超声旋压更有利于材料的塑性流变,还可以改善工件表面质量；超声旋压可以降低旋压力,以较小的旋压力达到普通旋压相同的变形量。本文的研究成果对于超薄壁筒体的旋压成形具有重要意义,为超声旋压成形工艺系统的设计提供了理论和方法指导,超薄壁筒减薄旋压的难题有望得到解决。