随着科技水平的不断进步,航天技术水平日渐成为一个国家综合国力的标志,我国于2015年提出《中国制造2025》明确指出未来十年要着力研发大型运载火箭、重型运载器,提升进入空间能力。大直径筒形发动机壳体是大型、重型运载火箭的重要组成部件,一般采用对轮旋压技术成形,该技术可成形一定直径范围内的任意直径筒形件,节省了一系列相近尺寸芯模的制造工装成本,提高了柔性制造水平。目前国外已将对轮旋压技术成功应用到航天领域,欧洲阿里安5号火箭助推器壳体的制造以及美国战神火箭固体火箭发动机的壳体制造均采用此技术,但国内对轮旋压技术研究多关于轻质合金或小直径筒形件,未见大直径高强度钢筒形件对轮旋压的研究,因此开展大直径高强度钢筒形件对轮旋压数值模拟与工艺试验对我国大型运载火箭研制具有重要意义。本文首先研究了高强度钢30CrMnSiA材料性能,通过开展热处理试验研究普通退火与等温球化退火对30CrMnSiA金相组织及力学性能的影响,在此基础上开展筒形件的可旋性试验研究,对比得出等温球化退火下30CrMnSiA力学性能、可旋性能最佳,故本文的筒形件毛坯均采用等温球化处理,以便开展后续的对轮旋压试验。随后基于有限元平台abaqus建立了30CrMnSiA大直径筒形件对轮旋压等比例有限元模型,对筒形件毛坯施加转动,四对内外旋轮作轴向进给运动,在毛坯与旋轮间的摩擦力带动下实现对毛坯壁厚的减薄,采用显式线性3D Stress六面体单元C3D8R对模型进行网格划分,对30CrMnSiA筒形件对轮旋压过程进行数值模拟,揭示了对轮旋压成形过程应力应变分布,得出旋压参数对圆度误差产生影响的主次顺序依次为:圆角半径>减薄率>进给比>成形角,旋压参数对壁厚偏差产生影响的主次顺序依次为:进给比>成形角>圆角半径>减薄率。根据数值模拟结果选出了一组最优工艺参数:圆角半径12 mm、成形角25°、进给比0.9 mm/r、减薄率25%,为对轮旋压试验的参数选取提供了参考依据。结合数值模拟的计算结果,建立了以工艺参数为输入、成形精度为输出的BP神经网络模型,以模拟结果作为样本训练神经网络预测模型,得到了工艺参数对成形质量的预测模型,实现了对圆度误差、壁厚偏差的预测,且预测结果与模拟结果误差不超过2.6%。最后开展了30CrMnSiA大直径筒形件对轮旋压工艺试验,首先进行了对轮旋压毛坯的结构设计与制造,随后通过开展30CrMnSiA大直径筒形件对轮旋压工艺试验,验证了工艺参数对成形质量的影响规律,并以数值模拟选出的最优工艺参数为试验工艺参数实现了对直径φ2m的30CrMnSiA筒形件壁厚由30mm到13.5mm的减薄,首道次壁厚偏差为0.025mm,满足旋压精度要求。本文通过开展30CrMnSiA大直径筒形件对轮旋压数值模拟与工艺试验,首次实现了大直径高强度钢的对轮旋压成形,为我国重型运载火箭发动机的壳体研制奠定了基础。