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  本文以高強鋼管縮徑旋壓為研究對象，通過數值模擬與試驗研究相結合的研究手段，得到高強鋼管的極限縮口系數以及不同因素對旋壓成形規(guī)律以及成形質量的影響，最后獲得高強鋼管多道次縮徑旋壓的成形極限。

1）高強鋼管縮徑旋壓的有限元數值模擬研究：借助于大型商用有限元軟件，對高強鋼管形件的縮徑旋壓成形過程進行數值模擬，以獲得單道次縮口旋壓成形中工藝參數對成形質量的影響規(guī)律，以及多道次口部縮徑旋壓和多道次中部縮徑成形過程中應力應變分布的特點，為后續(xù)的旋壓試驗提供理論指導。

2）單道次口部縮徑旋壓成形極限研究：參考沖壓極限縮口系數以半錐角α作為控制變量的研究方法，按等差數列取一系列α值，分別研究單道次縮旋不同α值對應的極限縮口系數m，確定QP980、DP980、DP600等三種不同管厚材料的極限縮口系數。

3）多道次口部縮徑旋壓成形規(guī)律及質量研究：在口部縮徑旋壓成形過程中，研究不同的道次壓下量分配對多道次口部縮徑旋壓成形的影響規(guī)律，并與模擬結果進行對比驗證。通過試驗研究得出控制高強鋼管縮徑旋壓成形質量的方法，提出了道次壓下量的分配依據，并進行多道次縮徑旋壓極限的研究。

4）多道次中部縮徑旋壓成形規(guī)律及質量研究：在中部縮徑旋壓成形過程中，研究不同旋輪軌跡對中部縮徑旋壓成形的影響規(guī)律，并對中部縮徑的成形極限進行研究。

    針對高強鋼材料的難變形特性，探索高強鋼管縮徑旋壓時的成形性能及成形工藝，以提高其成形極限和避免成形缺陷的產生，是成形高質量變徑類管形件的關鍵。本文以高強鋼管縮徑旋壓過程為研究對象，以極限縮口系數作為縮徑旋壓的可旋性評價指標，對高強鋼的單道次縮徑旋壓的極限縮口系數進行了研究，獲得了可用于指導工程實踐的工藝參數影響規(guī)律圖表。根據單道次極限縮口系數的研究結果，對多道次旋壓中的道次壓下量選擇給出了指導依據。利用有限元模擬，研究了往返程旋壓的變形及中部縮徑旋壓的軌跡對成形質量的影響規(guī)律，并通過試驗獲得了高強鋼的口部多道次縮徑旋壓和中部多道次縮徑旋壓成形極限參考結果。主要工作及結論如下：

（1）通過對管形件縮徑旋壓工藝分析，確定了旋壓工藝參數的選擇范圍；運用CAD建模技術對成形工裝進行了設計，為縮徑旋壓工藝試驗奠定了基礎；根據管形件縮徑旋壓成形的成形特點，建立了縮徑旋壓試驗成形質量及成形性能研究的零件幾何模型。

（2）基于ABAQUS/Explicit平臺，建立了高強鋼雙旋輪縮徑旋壓的有限元模型，研究了縮徑旋壓時有限元數值建模的關鍵技術，對口部縮徑旋壓件的應力應變分布進行了分析，采用壁厚、圓度、圓柱度作為縮徑旋壓中的關鍵成形精度指標，對口部縮徑旋壓中工藝參數對成形質量的影響進行了研究。結果表明：口部縮徑時最大應力應變發(fā)生在開口端；縮徑旋壓件的三向應變狀態(tài)主要為徑向、切向壓應變和軸向拉應變；壓下量Δ=2mm等效塑性應變極大值為0.3610，且隨著壓下量增加，應變值增大；隨著壓下量的增大、進給比減小、旋輪圓角半徑減小，旋壓件壁厚減薄率增大；5）旋壓件圓柱度的變化與直壁段的回彈外擴情況有關，在進給比f=1mm/r、旋輪圓角半徑rρ=7.5mm、10 mm時可以得到較好的圓度分布結果。

（3）通過對成形工藝的相似性分析，提出了管形件縮徑旋壓可旋性評價指標及試驗方法；以縮口系數為指標，基于試驗方法研究了單道次縮徑旋壓時工藝參數對高強鋼縮口系數的影響規(guī)律。通過測量旋壓件的實際外徑得到實際縮口系數。結果表明：隨著進給比的增大，實際縮口系數隨之減小，但進給比增大到一定程度后由于工件塑性變形不足使得實際縮口系數增大，縮口性能變差，在進給比f=1mm/r時存在最優(yōu)值；實際縮口系數隨著旋輪圓角半徑的增大而減小，但圓角半徑增大到一定程度后，實際縮口系數增大，縮口性能變差；口部帶直壁段的成形方式，由于末端材料的約束減少了回彈擴口的影響，實際縮口系數小于無直壁段成形方式；相同材料情況下，壁厚較大的，實際縮口系數較??；延伸率高、硬化指數小的材料，其縮口變形能力強，材料的實際縮口系數從小到大排序為：DP600<DP980<QP980，DP600的縮口性能最好。

（4）基于有限元數值模擬，對口部及中部多道次縮徑旋壓成形質量進行了研究，并進行了試驗驗證。結果表明：采用往程旋壓的方法有利于控制旋壓件口部的回彈擴口，采用返程旋壓方式有利于提高旋壓件的壁厚均勻性，采用往返程結合的旋壓方式旋壓件成形質量最好；在中部縮徑旋壓時，采用等間距型旋輪運動軌跡所獲得的工件壁厚均勻性優(yōu)于兩端首先貼模的成形方式。

（5）提出采用道次縮口系數進行多道次旋壓時道次壓下量的分配，并采用1.5mm厚的DP600高強鋼管進行了試驗驗證；提出了多道次縮徑成形極限的試驗方法，即通過大壓下量確定極限范圍后，采取小壓下量往返程旋壓方式，確定準確成形極限值。結果表明，中部縮徑旋壓成形時的極限變形程度大于口部縮徑旋壓時的極限變形程度，當采用口部縮徑旋壓成形方式時，實測極限縮口系數為0.56；當采用中部縮徑成形方式時，實測極限縮口系數為0.46。

  本文對高強鋼管單道次縮徑旋壓成形性能及多道次縮徑旋壓成形極限進行了探索性研究，并對縮徑旋壓工藝進行了理論分析和試驗研究，獲得了成形工藝參數對縮口系數的影響規(guī)律，但由于時間關系，作者認為以下工作尚需進一步深入和完善：深入研究材料力學性能與成形性能之間的對應關系，建立符合縮徑旋壓特點的極限縮口系數與材料力學性能的計算關系式，使對縮徑旋壓成形性能研究具有更為廣泛的應用價值。高強鋼管縮徑旋壓時易產生破裂缺陷，本文對縮徑旋壓的模擬還未涉及到破裂的預測，下一步還需建立適用于縮徑旋壓成形工藝的斷裂準則，并與有限元模擬相結合，實現縮徑旋壓成形破裂的理論預測。