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高强度、高精度的带有纵向内筋薄壁筒形件是适应航空工业、航天工业和军事工业的发展需要而出现的。随着旋压技术的迅速发展，滚珠旋压工艺作为一种连续局部逐点塑性变形工艺，具有较低的成形载荷和较高的成形稳定性，因而成为成形高强度、高精度的带有纵向内筋薄壁筒形件的首选工艺。然而，带有纵向内筋薄壁筒形件的旋压成形机理是相当复杂的，国内外还没有相关的文献对此进行系统深入地论述。本论文以塑性力学为基础，将试验与有限元法和人工神经元网络等先进模拟技术相结合，系统深入地研究了带有纵向内筋薄壁筒形件滚珠旋压成形的变形机理和规律。
本论文从塑性力学出发，通过将薄壁筒形件滚珠旋压工艺简化为平面变形问题，运用主应力法求解了滚珠旋压单位接触压力，进而求解了径向旋压分力、轴向旋压分力和切向旋压分力等三个旋压分力，并给出了旋压扭矩、塑性变形功率和变形功的计算方法，特别分析了径向旋压分力对内筋旋压成形性的影响，指出径向旋压分力是成形内筋的决定性因素。根据塑性屈服准则、最小阻力定律和局部塑性成形理论，对内筋成形机理进行了理论分析，并获得了几个重要的内筋成形工艺参数条件，即最小滚珠直径条件、最小壁厚减薄量条件和最小进给比条件。
本论文论述了刚塑性有限元法的基本原理，对刚塑性有限元法中的刚性区、摩擦边界条件、收敛准则和网格重划等关键技术问题给出了合理地处理方法。根据实验条件，建立了纵向内筋薄壁筒形件滚珠反向旋压成形的有限元模型，采用刚塑性有限元法，运用有限元软件DEFORM3D对纵向内筋薄壁筒形件的滚珠旋压成形进行了模拟，最终求解了塑性变形区应力场和应变场，模拟了带有2条筋、4条筋和6条筋旋压件的滚珠旋压成形规律，模拟了滚珠直径、壁厚减薄量和进给比等工艺参数对旋压件成形性的影响规律，获得了不同工艺参数下金属流动规律和内筋成形情况，模拟了不同旋压阶段内筋成形情况，同时也对旋压件的多道次旋压成形进行了模拟。
本论文通过大量的工艺试验，成形出了带有2条筋、4条筋和6条筋的旋压件。试验证明了内筋成形条件的正确性，并且通过试验分析了旋压材料、滚珠直径、进给比、咬入角、筒坯壁厚和壁厚减薄量等工艺参数对带有纵向内筋薄壁筒形件旋压成形性的影响，对旋压件表面金属材料的非稳定流动和旋压件内筋的成形质量进行了分析。
合格的旋压件必须具有良好的内筋成形性和表面光洁度，由于影响旋压件成形性的因素和工艺变量较多，因此必须合理选择和匹配工艺参数。人工神经元网络作为一种非线性动力学系统，具有显著的非线性信息处理特性、自适应性、高度并行性、学习能力和容错能力，因此人工神经元网络能够更有效地解决纵向内筋薄壁筒形件滚珠旋压成形中复杂的非线性优化问题。在本论文中，建立了误差反向传播学习算法的人工神经元网络模型，开发了人工神经元网络模拟系统。该系统被用来预测内筋的高度和诊断旋压件的质量缺陷。实验证明人工神经元网络具有精确地预测性能和良好的缺陷诊断功能。