为了应对能源短缺和环境污染的挑战,轻量化工程是21世纪汽车工业的重要发展方向。研发提高板材成形性能的新技术,是实现汽车轻量化的关键。实用有效的薄板成形技术需要满足以下几个条件:1)能有效成形高强度铝合金薄板或者双相钢板;2)劳动生产率、生产成本及模具工作的稳定可靠性必须和目前的成熟薄板成形技术相同或相差很小;3)充分利用传统生产设备;4)最好在室温下进行加工;5)能充分保证产品的质量。拉深孔成形技术即在覆盖件拉深过程中凹模压料接触面上流动阻力极大的区域按一定的分布规律打出许多直径不大的盲孔,通过在孔中储存润滑油,通过减少板材成形过程中的在周向流动的阻力,达到提高板料拉深成形性能的效果,它是一种简单而有效的工艺措施,符合上述原则,因此有望在汽车轻量化工程中发挥重要作用。本文的主要研究内容和结果体现在以下几个方面:根据两个典型的拉深工艺盒形件和筒形件拉深的数值模拟结果,研究得出为提高板料拉深成形性能而应采取的工艺措施是,在不引发起皱的条件下,使得圆角区域中的质点更多地进入直边区域中,同时使直边区域中的质点、朝着流动阻力为极小的中部区域移动更大的距离;依据塑性力学的基本原理——虚功率方程,基于提高板料的成形性能的目的,对虚功率原理关系式中每项参数的变化,进行了深入的分析后得出,在覆盖件的拉深过程中,可通过适当的工艺方法与措施,减小等效应力σ,改善接触面上的润滑状态,减少初始主变形区的面积,减小主变形区的法向接触应力σn的量值,减小主变形区的等效应变速率ε,起到调节与优化工件法兰面上的质点的周向流动的作用,以此为基础,提出了拉深孔的工艺措施即拉深孔成形新工艺。简要论述了板料成形过程壳描述的Kirchhoff假设、Mindlin假设和板料有限变形中的应变、应力及应变率、应力率的度量方法和转换关系,分析了有限变形时的本构关系,建立了Hill厚向异性屈服准则下的本构方程矩阵;基于更新的拉格朗日描述,建立了板材动力分析有限元列式,讨论了应力修正,单点积分以及沙漏控制等技术。进而阐述了应用DYNAFORM和LS-DYNA进行板料成形过程模拟的几个关键问题,并对筒形件和盒形件的拉深孔成形和常规拉深成形分别进行了有限元模拟,通过模拟结果的比较,表明拉深孔成形技术可以显著提高板料的成形性能。在阐述了人工神经网络、遗传算法的基本理论的基础上,通过两种方法的优势结合,进而提出了集数值模拟、人工神经网络和遗传算法于一体的板材成形过程工艺参数优化设计方法。这种方法可实现板料成形工艺中存在非线性映射关系多目标综合优化。并采用该方法,对圆筒形件和盒形件的拉深工艺参数进行了优化,结果表明,在优化的拉深孔密度和压边力条件下,零件可以得到比常规拉深更好的厚度分布和较小的最大偏差值。对拉深孔成形和常规拉深成形工艺进行了实验研究,结果表明,对于圆筒形件拉深,采用拉深高度来衡量,可以提高45%以上。对于盒形件拉深,有着同样的效果。这充分证明了采用拉深孔成形技术的可行性;拉深孔成形技术的优化机理在于提高了润滑作用和形成了在成形过程金属质点移动的不同步效应,提高了工件过渡区域上板料金属的横向流动速度,即促使法兰面上产生了更多的金属质点向直边移动,从而减小了板坯圆角区域在成形过程中的阻力,提高了成形极限,即提高了成形性能。以ANSYS软件为平台,建立了参数化有限元计算模型,利用人工神经网络和遗传算法,给出了覆盖件拉深凹模压料面上拉深孔分布密度选择的曲线图表。并通过覆盖件拉深成形计算实例验证了计算模型的正确性和图表的实用性。