随着汽车和航空工业的发展，结构复杂的钣金件日益增多；以及基于环保和节能的考虑，交通运输工具轻量化使冷成形性能差的轻质合金得到了越来越多的使用。结构复杂钣金件的增多和轻质合金的大量使用对板料成形工艺提出了更高的要求，客观上促进了板料液压成形技术的发展。本文首先从板料充液拉深的基本力学公式出发，在系统分析不同措施提高板料成形性能的根本原因后，综合考虑冲模和板料间的摩擦保持效果、法兰区的溢流润滑效果以及毛坯边缘径向推力对于提高板料成形性能的作用，提出了液体内向流动动态充液拉深新方法。在初步试验验证该方法可行有效的基础上，采用有限元技术并与理论分析和实验研究相结合，对液体内向流动充液拉深过程进行了系统研究。最后采用充液拉深技术对某型号直升机燃油箱口盖进行了成形工艺的研究和产品试制，成功得到了满足要求的样品零件。主要研究内容和结果如下： 根据液体内向流动动态充液拉深的原理设计了模具对提出的新工艺进行了试验验证，分析了液体内向流动动态充液拉深中径向压力和液池压力变化的特点。试验证实提出的新方法可行有效，成形过程稳定，易于控制，并且采用铝合金2A12-O 成功拉深出拉深比达2.85的杯形件。 为了能正确模拟液体内向流动动态充液拉深的成形过程，首先利用单拉实验确定了铝合金2A12-O的基本力能参数，并根据单拉实验得到的数据建立了合适的本构关系；其次，分析了液体内向流动动态充液拉深中液压边界条件，给出了拉深过程中凸缘法兰区液压的分布规律，并通过有限元软件Marc的子程序接口，在有限元模型中实现了合适的液压边界条件的加载。在建立了正确的有限元模型之后，利用有限元研究了液池压力、径向压力、压边间隙，以及液池压力相对于冲模行程达到最大值的时刻等因素对成形过程的影响。研究表明：在满足液池压力浮起板料并形成液体内向流动的前提下，较低的液池压力下得到的零件壁厚减薄较小；径向压力对成形过程有显著影响，有助于减少板料减薄抑制拉深过程中破裂的发生；压边间隙对成形过程有显著影响，较小的压边间隙有助于抑制法兰起皱的发生，并能通过液体的内向流动有效建立起高于液池内压力的径向压力，在较小的压边间隙下拉深得到的零件存在两个壁厚谷底点，分别和拉深力的两个峰值有关，其中第二个谷底点与法兰区的增厚导致法兰和模具间的接触摩擦力增加有关；在液池压力最大值一定的情况下，液池压力达到最大值的时刻，即液池压力加载路径和冲模行程的关系影响成形零件的质量，液池压力较合适的上升路线为，当凸模包角和凹模包角完全形成时液池压力达到最大值比较合适，即凸模行程P D h r r t=++时液池压力达到需要的最大值较为合适。 液体内向流动动态充液拉深中合适的液池压力加载路径是，使板料在拉深过程中刚好脱离凹模圆角形成液体内向流动的液体压力。根据液体内向流动动态充液拉深中板料凹模圆角浮起的基本条件，给出了液池压力求解的数学解析方法，可以为工艺设计和现场生产提供参考；根据液池压力应满足的边界条件，利用Marc 子程序，通过有限元自动求出了液池压力的最优加载路径，为液池压力的求解提供了另外一条途径。 针对较小压边间隙下成形零件壁厚第二谷底点减薄的原因，改进了液体内向流动动态充液拉深中定间隙压边方式，采用了定间隙下设定压边力的压边方式。分析了定间隙下恒定压边力压边实际上是BHG （设定压边间隙）和BHF （设定压边力）两种压边方式的组合。压边间隙在拉深后期能够随着凸缘法兰的增厚而增加，是液体内向流动动态充液拉深能够得到较大拉深比零件的原因之一。利用有限元研究了其压边力以及压边间隙对成形零件第二个谷底点的影响。 根据某直升机燃油箱口盖锥壁斜法兰的形状特点，首先采用软凹模的液压成形方法进行了实验和有限元模拟研究。采用软凹模成形该零件时，虽然能够加工出满足工厂要求的零件，但由于板料和凸模底部接触不同步造成成形零件锥壁底端不可避免的存在一道波浪缺陷，而且此波浪不能通过调整液压加载路径加以克服。 针对燃油箱口盖软凹模液压成形因板料和凸模底面接触不同步而造成零件底部产生波浪缺陷的问题，进而提出了液体内向流动软凸模成形新工艺。利用有限元对采用液体内向流动软凸模成形工艺加工燃油箱口盖的成形过程进行了详细研究。研究表明，在该零件的拉深过程中，当径向压力保持和板料拉深与胀形压力15MPa 以上的压力差时，成功加工出该零件，可以消除底部波浪缺陷。
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