单点增量成形技术是一种钣金零件无模柔性成形技术,因其工装简便、易实现自动化、柔性高等优势,适用于板料和管料类多品种小批量零件的成形加工。管料增量成形是利用形状简单的工具,沿分层成形轨迹对管壁施加局部载荷,使管壁当前加载区域产生变形,累积该变形获得所需管状零件。针对金属波纹管现有的液压成形、机械胀形及焊接成形等工艺存在模具复杂、能耗高及柔性差等问题,本文提出金属波纹管单点增量成形技术。通过金属管增量成形过程理论解析、有限元模拟与实验研究,获得成形工艺参数对成形性能的影响规律及工艺参数的优选策略,对波纹管增量成形方法的工程应用奠定了基础。建立金属管增量成形理论分析模型,分析管壁与工具轮接触区面积和受力条件,推导得到了工具轮与管壁接触面上三向分力解析公式。通过对成形过程管壁径向变形及材料轴向流动的规律分析,获得了管壁厚度减薄率解析模型。基于单点增量成形原理及特点,建立金属管增量成形有限元分析模型。采用Abaqus/Explicit进行成形过程模拟计算,模拟得到了三向分力随时间变化规律,模拟结果与理论计算结果一致性较好,验证了解析模型的准确性;通过分析成形件应力应变分布特点,得到了管壁材料局部拉伸、扭转、减薄等规律。并通过仿真得出了管增量成形和胀形的应力三轴度曲线,对比分析了两者的成形极限。搭建实验平台进行单波纹管增量成形实验。实验测量得到了成形过程中工具轮所受三向分力和管壁厚度减薄数据,并与解析值和仿真值进行对比,验证了理论分析和数值模拟结果的准确性;研究层间距、主轴转速、轴向进给速度对波纹成形高度的影响规律,得到了不同工艺参数对成形质量的影响水平,形成了工艺参数的最优组合。并通过材料表面微观组织分析得到了成形区不同位置组织结构变化与成形件质量之间的联系。基于上述单波纹管增量成形分析进一步研究了多波纹管增量成形机理,模拟与实验分析得出了不同波距对成形件波纹连接区成形质量的影响机理,以及对波纹连接区的应力应变和波纹轮廓的影响规律。通过成形件壁厚与轮廓误差分析,得出了考虑波纹管单波纹轮廓尺寸、壁厚及波纹管波距等在内的增量成形工艺参数优选方法,为金属波纹管单点增量成形的精确控制提供了参考依据。