大型锻件的制造是重大技术装备制造的关键技术之一,其质量直接影响到成套设备的整体水平和运行可靠性。大型厚壁封头是核电、化工等设备的重要零件之一、是压力容器的主要承压部件,不仅其尺寸大,而且形状也越来越复杂。如CAP1400椭圆形封头就是其中的典型,这种封头外径6米多,平面展开尺寸达8米多,其整锻成型对大型锻造装备和工艺都带来了更高的要求。它具有技术条件要求高、制造工艺难度大、工序复杂及生产周期长等特点。长期以来,尽管众多学者对封头成型做了大量研究,但还没有科学地给出成形过程中的规律。本文采用塑性加工有限元数值模拟及试验相结合的研究方法,就大型厚壁椭圆封头的热冲压成形锻造工艺进行研究。本文通过理论计算研究大型厚壁封头热成形理论;分析大型厚壁封头成形过程关键影响因素,包括:板坯尺寸、成形力、模具形线参数、摩擦等。确定椭圆封头锻件工艺初步设计。本文以MARC作为有限元分析软件,通过热力耦合数值模拟计算分析大型厚壁封头成形过程中等效应力、应变、接触正应力、壁厚分布以及金属流动变化规律等信息。结果表明,冲压成形过程中,在封头底部球面部分,壁厚整体减薄,减薄率约在2~4%;在过渡区壁厚由减薄过渡到增厚,增厚速率受多种因素影响,最大减薄部位出现在球面区域口部过渡区域;在封头口部位置,锻件是增厚的,存在较严重缩口现象。本文通过数值模拟计算分析了封头成形过程中不同上下模具形线参数对封头热冲压成形过程中的壁厚、贴膜性能、最大减薄率等影响规律。根据模拟结果分析确定了上下模具最优尺寸形状参数及其它工艺参数。在此基础上,对优化的模具尺寸参数,确定封头锻件最终成形方案并进行了试验研究,并与数值模拟计算结果进行了比较分析,结果表明,与有限元数值模拟结果较吻合,为实际生产提供了理论依据。