铝及铝合金材料具有密度小、比强度和比硬度大、耐磨耐腐蚀且易加工等性能优势,在交通运输、航空航天、建筑和桥梁等工业领域获得了较快的发展和应用。铝及铝合金加工材中产量最大、应用最广的是铝及铝合金板带材。粗轧作为铝板带轧制生产的初始阶段,研究其生产过程中板带头尾和边部的变形及影响因素对铝合金板带成材质量及后续加工生产具有重要意义。本文以中国二重(德阳)重装股份有限公司项目“热轧铝板带轧制规程设计与优化软件开发”为背景,以3003和5052铝合金材料为主要研究对象,重点进行铝合金厚板粗轧过程中头尾双鼓变形切除模型研究、变端面连续可逆轧制模拟分析及立辊轧制对边部变形的数值模拟,并且开发基于机器视觉的板坯形状检测系统软件。以二重提供的铝合金板材为研究对象,在Gleeble 3800热模拟机上开展了铝合金材料的热压缩实验,测试获得了不同温度、应变速率和变形条件下的真实应力应变曲线;利用JMat Pro软件,计算了铝合金材料的热导率、比热容、弹性模量和泊松比等物理参数;通过设计实验测得铝合金材料的空冷温降曲线,利用反传热法反求得两种铝合金表面综合换热系数。为进行铝合金厚板粗轧过程中头尾双鼓形缺陷研究、头尾切除量预测模型研究及变端面轧制过程分析,采用Deform刚塑性有限元分析方法,建立了铝合金粗轧头尾切除量预测模型,模拟分析了板坯厚度、单道次压下量等工艺参数对头尾变形的影响,并得出头尾切除量预测公式;通过建立轧件端部梯形端面、圆弧端面、普通端面铝合金连续可逆轧制模型,综合分析了变端面对头尾切除量的影响规律及切除量预测模型;将头尾切除量预测模型与实际生产现场测量结果作对比,验证预测模型的有效性。结果表明:头尾双鼓变形深度受板坯压下量和板坯厚度的综合影响,并呈现出单变形量下的线性变化;变端面方式能明显抵消部分双鼓变形过程,显著降低板坯头尾切除量;头尾切除量预测模型与实际生产测量结果相近,预测模型具有很好的实用性。为进行铝合金厚板粗轧过程立辊轧制对板坯边部变形影响分析,采用Deform软件分别建立了粗轧过程全流程无立辊轧制的三维模型,分析了无立辊轧制情况下板坯多道次轧制后边部的双鼓变形程度,并研究了压下量、板坯厚度等工艺参数对侧边鼓形深度的影响规律;建立了立辊-平辊轧制模型,分析了立辊压下量对立辊轧制和后续平辊轧制中轧件变形的影响规律,同时还进行了粗轧过程全流程有立辊轧制的三维模拟,研究了投入立辊轧边工艺后铝合金板坯粗轧过程的边部变形情况。结果表明:立辊轧制使侧边的双鼓形由局部变形转变为整体变形,降低了侧边出现双边叠轧的影响。在热轧过程中的合适道次需设置滚边工序,可以有效消除轧制侧面的双鼓形。立辊轧制进行道次、轧制压下量等这些因素都会直接影响轧件侧边变形的最终效果。此外,本文还针对目前铝合金板热轧实际生产过程中对板坯头尾及边部变形缺少有效检测手段,导致立辊投入、头尾切除时机及数值无法精确控制的问题,提出一种基于机器视觉的板坯形状检测系统,并对检测系统软件进行了初步开发。通过检测系统软件测试实验,结果表明,检测系统软件通过对离线采集的板坯图像分析后可以得出板坯形状尺寸信息,当板坯变形尺寸值超出预设值时发出预警,从而对后续轧制工艺进行优化指导。