粉末热等静压作为新型一种近净成形技术,可成型出力学性能与锻件相当的复杂零件,在航空航天领域精密钛合金零件的制造方面极具潜力。包套是零件粉末热等静压成型的重要模具,其尺寸的设计合适与否直接影响零件尺寸。而粉末热等静压工艺尚处于发展阶段,包套尺寸的设计缺乏计算依据,因此亟需建立具有普适性的包套尺寸设计公式。本文以典型环类钛合金零件为研究对象,采用数值模拟与实验研究方法,提出了环类零件的粉末热等静压包套设计方法,主要工作内容如下:首先,建立了Ti6Al4V粉末热等静压的数值模拟模型并实验验证了其准确性。根据粉末热等静压的工艺特点,采用Shima-Oyane屈服准则描述粉体的屈服过程。对Ti6Al4V粉末热等静压试验件进行单轴实验,并对实验数据进行拟合,获得了该粉末材料的Shima参数,进而建立了适用于Ti6Al4V粉末热等静压过程的数值模拟模型,并通过实验结果验证了模型的准确性。其次,模拟研究了不同包套尺寸下环类零件的热等静压过程,创建了无表面特征环类零件的包套尺寸设计公式。当采用内外壁同时驱动工艺时,环类零件成型后尺寸随内、外包套尺寸分别以三次多项式和线性函数关系变化,据此规律得到了求取包套尺寸的二元三次方程组;而采用内外壁单独驱动工艺时,用于控形的包套最小壁厚为环类零件内、外径的线性函数,而用于驱动的包套尺寸可依据“加工前后合金总量不变”规律进行推导。据此指导了中欧合作项目中发动机机匣前段结构的包套设计,所得成型件能够达到预期尺寸要求。最后,研究了带特征环类零件包套尺寸设计规律。通过研究获取了具有局部特征的环类零件特征部分包套设计规律。通过分析其特征的变形、致密、应力分布情况,得出了减少特征处包套壁厚能有效改善粉体致密度的结论;由多组带特征环类零件的成型结果可知:根据光滑环类零件创建的包套设计公式仍然适用于带特征的环类零件。据此,指导了国防基础科研项目中某具有复杂特征的大尺寸套筒件的包套设计,所得成型件能够达到预期尺寸要求。