作为先进的连续局部塑性旋转成型工艺,圆盘形零件的辗压成型对于减短圆盘形零件的生产周期,减少制造成本和改善圆盘形零件的整体性能非常重要,而且它具有明显的技术和经济优势,例如较低的成型负荷,自动化的生产工艺,接近净成型的成型。因此,研究开发盘件辗压成形设备,对于解决国内大型涡轮盘制造的设备能力问题,满足航空、军工、能源业对大尺寸涡轮盘的需求,促进这些产业的进展,消除对国外进口的依赖同时满足国内需求,这一点非常重要。国内已开发的盘形件辗压成形实验机属于第一代样机,设备刚度差,加载能力弱,无法满足中型、大型盘件辗压成形。拟开发的新盘形件辗压成形机属于第二代产品,在结构刚度、加载能力方面较第一代样机有较大提升,设备结构形式也与第一代样机有较大不同。悬臂结构、成形载荷大等特点,使得辗头单元成为盘形件辗压成形机的主要设计难点之一。此外成形载荷的大小与辗头尺寸和结构形式息息相关,而成形载荷大小是设计盘形件辗压成形机的最重要的参照指标之一。在本文中,我们研究了第二代圆盘辗压和成形设备的辗压头和辗压头单元,并使用了有限元方法软件,进行辗压头和辗压头单元的装配体分析。然后,基于有限元分析的结果对这些结构进行改进。对整体式辗头的各结构要素对辗压成形工艺以及辗压设备的影响和制约作用进行了分析。同时参考设备技术指标,初步提出一种辗头设计方案。然后根据该设计方案,通过计算程序来计算出辗头成形载荷。基于分析软件,根据初定的辗头设计方案和辗头成形载荷计算结果,分析得到辗压头的等效应力场分布和变形。分析结果表明,初定方案辗压头的应力满足要求,但是变形量过大,总体最大变形大于0.5mm,不满足要求。基于以上结果,针对辗压头的结构特点,再提出3种改进的辗压头设计方案,继续分别进行载荷计算和有限元分析,研究不同辗压头结构的承载后应力、变形的情况,以此评估优化方案的可行性并对其进行筛选。分析结果表明,方案2、方案3均满足要求,且二者变形情况相差无几,结合实际设计、安装中避免干涉的因素,认为方案3更为为合适。根据已提出的两种辗头单元结构方案,开展有限元分析。分别根据辗头单元装配体模型,结合工况,分析辗头单元各主要零部件之间的接触关系和边界条件。基于有限元软件,对辗头单元装配体的等效应力分布和变形进行分析,对辗头单元的结构刚度和局部强度进行校核。分析结果表明,两种辗头单元的刚度都符合要求;两个辗压头单元的大部分应力小于60 MPa,并且每个组件的最大等效应力都比屈服极限小,满足强度要求。对两种结构分析结果的比较发现,两个方案的变形量不论是总体上还是各主要零件上都相差不大。结合改变倾斜角的难易程度,认为方案一的结构更为合适。根据选出的辗头单元装配体模型,结合工况,对辗头单元装配体进行模态分析,为结构设计优化提供依据。