单点增量成形是一种金属板料塑性成形的新型技术,通过特定工具对板料进行局部动态加载,使板料在无模无约束的状态下产生整体累积变形,最终得到目标制件的一种塑性成形方法。该方法集板料设计和制造为一体化,具有柔性、绿色、快速、低成本等优势。然而,因工具头的局部加载特性和板料的无模具约束等因素作用,成形过程容易失稳,产生回弹,最终导致制件成形精度难以满足服役要求。此外,由于材料的不均匀变形行为和组织的复杂演化历程及成形参数对成形精度的交互作用,使得制件精度的稳健控制变得困难。本文尝试将静压支撑和超声振动引入到单点增量成形技术中,从而形成一种静压支撑-超声振动单点增量成形新方法,以期有效提高制件精度。提出了一种静压支撑-超声振动辅助的单点增量成形方法,建立成形区域板料微元的空间球坐标应力平衡方程。根据工具头与板料接触区域的空间几何关系,通过各向应力角度积分,获得了成形区板料的受力状态,实现了成形力的解析表达,从而建立了一种关于静压支撑-超声振动单点增量成形力的解析模型。建立了考虑静压支撑和超声振动的单点增量成形过程有限元仿真模型,对工具头赋予轴向超声振动冲击载荷,对板料背部赋予等静压柔性强支撑。通过对整个成形过程进行数值模拟,研究了静压支撑和超声振动对成形过程等效应力、应变、壁厚减薄率及制件成形性的影响。结果表明:静压支撑-超声振动辅助的单点增量成形会使板料变形均匀性、延缓或避免制件破裂等方面有显著的改善作用。开发了一套等静压支撑-超声振动单点增量成形实验系统,利用仿真和实验结合的方法研究静压支撑和超声振动对制件轴向、法向及整体精度的单一和耦合影响规律,对实验结果进行方差分析、耦合分析及优化分析。结果表明:静压支撑和超声振动可以有效提高制件轴向、法向及整体精度,两者在提高整体精度时存在一定的耦合作用。研究了静压支撑和超声振动对成形过程中板料的成形力和成形结束后制件的残余应力的影响规律。通过理论解析、数值模拟及实验验证,得到了板料在静压支撑和超声振动作用下成形力和残余应力的变化规律,揭示了各辅助参数对变形形式的作用机制。结果表明:静压支撑对成形力具有增大作用,而超声振动能够降低成形力;各参数与成形力的相关程度具有差异性;静压支撑和超声振动在改变成形力时不存在耦合关联;静压支撑和超声振动都对残余应力具有抑制和减小作用,能有效改善制件回弹变形,增强材料的塑性变形能力。