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本文以海洋平台上使用的大型钛合金筒形构件为研究对象，结合钛合金板料冲压成形工艺特点，采用有限元数值模拟软件Marc对TC4板料的热成形过程进行数值模拟研究分析。为优化其热成形工艺，对冲压过程中成形温度、凸模速度以及摩擦因子分组进行数值模拟。利用数值模拟结果对等效应力、等效应变、壁厚分布、位移-载荷和残余应力分布研究分析得出如下结论：（1）成形温度由650℃增加到750℃时（凸模速度为0.1mm/s，摩擦因子为0.2）：卸载前板料中间的等效应力由30.96-31.92MPa降低到14.14-14.67MPa，最大等效应力与最小等效应力的差值减小。板料中间的残余应力降低到0.374-2.679MPa，最大残余应力与最小残余应力的差值减小。最大等效应变降低，同时最小等效应变由0.03409mm增加到0.03481mm，最大等效应变与最小等效应变的差值减小。最大板料厚度由10.04mm减少到10.03mm，与最小板料厚度之间的差值减小，板料的局部变薄程度降低。这时凸模最大载荷由460KN减小到210KN。（2）凸模速度由0.1mm/s增加到2.5mm/s时（成形温度为750℃，摩擦因子为0.2）：卸载前板料中间等效应力分布不均匀性增加，最小等效应变由0.034mm减小到0.02743mm，最小等效应变和最大等效应变差值由0.0188mm增大到0.04005mm。最大板料厚度与最小板料厚度之间的差值0.14mm增大到0.29mm，板料壁厚分布的不均匀性加剧。而最大成形载荷由330KN增加到360KN。凸模速度由0.1mm/s增加到0.5mm/s时，导致变形时间减少，构件内部材料流动受阻，板料中间残余应力差值由3.055MPa增大到6.078MPa，可知回弹也必定增加。（3）成形温度与凸模速度比摩擦因子对等效应力、等效应变、残余应力、壁厚分布和成形载荷的影响显著。得出最佳成形条件：温度为750℃、凸模速度为0.1mm/s，一般润滑条件即可。（4）对TC4合金板料热成形模具设计进行了详细分析，根据所需模具的材料与结构特性选用不锈钢1Cr18Ni9Ti作为模具材料。在模具型面设计前分析了板料的残余应力，得出应变=1/5334≈0.0001875后，确定板料因残余应力导致的回弹应变可以不作考虑，再根据第三章模具设计尺寸绘制出模具三维图。