近年来,随着汽车和航空航天领域轻量化需求的提高,空心结构件得到越来越多的应用,目前空心结构件主要通过内高压成形和充液压制等一体化成形方法制造,与内高压成形相比,充液压制所需的成形压力和所需的合模压力机吨位更小,而壁厚分布更均匀,逐步取代内高压成形,应用于大部分空心结构件的成形,具有非常广阔的应用前景。首先对充液压制成形件的典型结构特征进行分类,包括外圆角、内圆角和直边三类典型结构。以刚塑性材料模型为基础,建立了圆角成形阶段和截面压缩阶段的力学分析模型,研究了成形所需的临界内压及其影响因素。通过研究发现,在圆角成形阶段,内圆角存在临界内压,临界内压与壁厚t、圆角半径R和材料的屈服强度等因素有关。在截面压缩阶段,环向力增大会导致发生直边屈曲缺陷和外圆角脱离模具缺陷,外圆角的临界内压除了受材料、壁厚t、圆角半径R影响外,还受截面环向应变εθ的影响。在此基础上,开展了SAPH440材料矩形截面管和V形截面管充液压制数值模拟和实验研究,总结了充液压制成形中产生的典型缺陷,揭示了不同截面周长压缩率对应的临界内压,研究了支撑内压、截面周长压缩率对截面形状变化、圆角充填、壁厚分布的影响,并对典型位置的应力应变情况进行了分析。矩形截面管由内圆角和直边组成,充液压制成形的典型缺陷为飞边和屈曲,其临界内压随着压缩率的增大而不断增大;相对圆角半径随着支撑内压和压缩率的增大而减小。和内高压成形工艺相比,成形相同的圆角所需的内压,充液压制仅为内高压成形的1/30。内压和压缩率对壁厚分布情况有明显影响,壁厚随着压缩率的增大而增大,最小壁厚位于上下直边区,始终维持在1%左右。随着内压的增大,壁厚均匀性变差。V形截面管由内圆角、外圆角和直边组成,当成形件中存在外圆角结构且压缩率超过当前内压可以实现的最大压缩率时,会首先发生外圆角脱模缺陷而不是直边区屈曲缺陷,需要很高的内压才能实现周长压缩。V形截面管壁厚随着截面周长压缩率的增大而增大,最大减薄位于下圆角区中心位置。在合模阶段,管材处于“两拉一压”的应力状态,部分区域壁厚会发生小的减薄。在压缩阶段,管材处于“三向受压”的应力状态,所有区域壁厚都发生明显的增厚。