板料渐进成形工艺是一种无需模具的新型成形技术,具有时间周期短、成形能力好及自动化程度高等优点,广泛应用于小批量制造、多种类研发及个性化生产。五轴渐进成形技术作为其中新型的加工技术,对其深入研究也随之成为该领域的重要课题之一。本文提出了一种五轴渐进成形工具加工轨迹的生成方法。生成步骤为:建立成形工件几何形状、偏置获得工具头球心面、输出STL文件、STL文件分层、提取每层相交线、根据面片法向或指向某点计算工具轴向方向、输出工具端部点轨迹和工具轴向量。所得工具加工轨迹可实现刀轴沿面法向、刀轴侧倾角固定及刀轴指向固定点三种不同的加工方式。给出了生成工具加工轨迹各步骤的详细算法,对相关步骤中轨迹点的空间变换进行推导,开发了五轴渐进成形工具加工轨迹生成系统,并通过实验验证该方法的可行性。进一步,利用数值模拟,对五轴渐进成形引入的侧倾角进行研究,分析了不同侧倾角度对工件等效应力、应变、厚度及变形力的影响规律。结果表明:不同侧倾角度工件的等效应力分布相对均匀,对等效应力的影响较小;不同侧倾角度工件的主应变和次应变状态接近,应变状态趋于平面应变状态;工件平均厚度随侧倾角度增加而减小,对于同一工件厚度分布在中间上方位置减薄最为严重,并通过实验进行验证;随侧倾角度的增加,工件轴向与径向变形力减小,对于切向变形力,无明显变化,整体变形力减小。通过加工变角度锥杯研究了侧倾角度对板料成形性能的影响。以工件破裂时的加工深度为依据,借助成形极限角测试五轴渐进成形的成形性能,结果表明:五轴渐进成形工件的成形性能高于三轴渐进成形,且随侧倾角度的增加,成形极限角增大,工件的成形性能增加。最后,通过测量工件的表面粗糙度研究不同侧倾角度对工件表面质量的影响,结果表明:表面粗糙度随侧倾角度增加先减小,后趋于平稳,最后增大。应用逆向工程,研究不同侧倾角度对五轴渐进成形精度的影响,引入标准偏差将实际工件尺寸和理论工件尺寸进行对比分析。结果表明:工件随侧倾角度的增加,标准偏差先减小,后增大。与三轴渐进成形相比,五轴渐进成形的表面质量和成形精度更好。