汽车冲压模具是汽车生产的重要装备之一,模具的开发周期约占汽车开发周期的三分之二,模具开发周期的长短直接影响模具开发成本。而当前汽车冲压模具面临的最大问题是开发周期长、成本高,因此开展缩短汽车冲压模具开发周期方面的研究至关重要。影响冲压模具开发周期的主要因素包括:模具设计、制造加工、试模设备、生产管理和人员操作等。本文主要研究缩短冲压模具开发周期的几个关键技术问题:数值模拟技术、回弹控制技术和型面补偿策略。通过在模具制造企业实地调研,得出导致冲压模具开发周期长的主要问题有:解决拉延成形类零件的拉裂和起皱等缺陷的时间长、控制与提高冲压件的尺寸精度反复试模次数多、提高模具型面研合率工时长。为了达到缩短模具开发周期的目的,本论文主要从以下几个方面进行研究:(1)针对成形极限图无法量化地评价零件的成形性,构建了破裂趋势函数、起皱趋势函数和安全区域比函数,通过构建的三个函数可有效地对零件的成形性进行评价。最后借助Matlab软件编写程序实现对所构建的三个函数进行计算。(2)针对模具开发中冲压件的起皱和破裂等缺陷,提出采用基于成形性评价函数的拉延工艺优化和稳健性设计来提高数值模拟预测的精度和准确性。以前隔板为研究对象,采用中心复合实验设计来优化成形工艺参数,试验中的优化目标为最大减薄率和构建的破裂趋势函数、起皱趋势函数和安全区域比函数,然后采用多目标优化方法寻求最优的工艺参数组合。此外,提出在数值模拟中考虑实际情况的不稳定因素和噪音因素,考虑实际因素波动对数值模拟结果的影响。文中主要考虑了材料的屈服强度、各向异性指数、摩擦系数、压边力、板料厚度、板料尺寸和板料定位位置的波动对前隔板拉延成形的影响,对其进行工艺稳健性分析,从而提高数值模拟的准确性和可靠性,为实际试模提供依据。通过前隔板零件的生产试验,表明采用提出的方法可以有效地避免零件的开裂和起皱缺陷。(3)针对冲压模具开发中的回弹问题提出了基于全工序冲压成形的多次迭代回弹补偿方法。以某汽车高强度钢拼焊板零件为研究对象,阐述该方法的具体实施流程,以及进行了相应的实验来验证该方法。首先对高强度钢的母材和拼焊板进行拉伸试验、组织分析和断口分析,然后建立高强度钢拼焊板零件的全工序有限元模型,得到零件成形和回弹情况,对拉延工序模具进行多次迭代回弹补偿。当多次迭代回弹补偿和全工序模拟循环进行三次后,回弹后的零件满足设计的许用尺寸公差要求。最后进行模具试模,得到试模零件进行尺寸偏差测量。检测结果得出测量的32个点中有24处满足零件的尺寸偏差要求,不合格的检测点的最大偏差值为1.16 mm。实验结果表明该方法相对于传统经验法和简单的回弹补偿方法的准确度更高。(4)由于不恰当的模具设计或者不准确的CAE分析,实际模具试模中会出现尺寸严重偏差的零件。针对试模件尺寸不合格的模具,提出了基于三维全型检测和逆向工程的回弹补偿技术。以某汽车门槛梁加强件为例,对试模得到的零件进行三维全型面扫描,通过逆向软件Geomagic对其进行逆向建模,并与设计模型进行对比,得出零件的回弹实际偏差值,得到该零件的最大上偏差为+9.51 mm,最大下偏差为-4.33 mm。相对于传统检具检测方法,三维全型检测的结果更加准确、数据更全。最后,采用提出的基于三维全型检测和逆向工程的回弹补偿方法对模具进行回弹补偿,并进行模具修改和试模。对补偿后得到零件进行检测,检测的18个位置中有15处满足零件公差要求,合格率为83.33%。试验结果表明该方法能够有效地控制零件的回弹,避免反复试模。(5)针对实际模具调试中型面研合率低和提高研合率非常耗时的问题,提出了考虑模具变形和零件厚度变化的型面补偿方法对模具型面进行补偿。首先进行冲压成形分析,然后将成形分析的最终载荷映射到模具上进行静力分析。通过对前隔板模具的静力分析得出液压机工作台的变形对模具变形结果影响较大:当考虑液压机工作台变形时凸模的最大位移为1.106 mm,未考虑液压机工作台变形时凸模的最大位移为0.278 mm,表明考虑液压机工作台的变形时结果更加准确。最后提出采用凸模型面不变,将凸凹模型面变形量叠加的方法来补偿凹模型面,再叠加零件厚度变化量获得最终补偿后的凹模型面。试模结果表明采用本方法可以有效地提高首次试模中零件和模具型面的研合率,缩短模具型面研配次数和时间。