随着能源危机的加剧和人们环保意识的提高,汽车行业正朝着轻量化的方向发展。铝合金材料相对于钢板具有密度小、比强度高、延展性和耐腐蚀性好等优点,在汽车车身制造中所占的比重逐渐增加。但是由于铝板的材料特性跟钢板差异较大,钢板的冲压成形理论和模具设计制造技术直接应用在铝板冲压成形中易出现起皱和破裂等成形缺陷。目前的研究主要集中于采用变压边力技术来改善铝板的冲压成形质量,但是这种方法需要对压机进行改装,成本大且耗时长,无法满足汽车行业大批量生产的要求。压边间隙是冲压过程中的一个重要工艺参数,它是指压边圈与凹模之间的距离。在板料冲压成形时,压边间隙直接决定压边力的大小,从而影响板料的成形质量。当压边间隙较小时会产生较大的压边力,板料容易拉裂;当压边间隙过大时会因为压边力较小导致法兰部分起皱。鉴于此,本文尝试将随位置变化的压边力技术转化为变间隙压边技术,采用试验设计方法、近似模型技术和优化算法,并结合数值模拟技术对铝板冲压的压边间隙和其它工艺参数进行优化。本文的主要工作内容如下:一、阐述了铝合金材料在车身上的应用现状和改善铝板冲压成形质量的主要方法及其不足之处,提出了本文的研究内容和意义。二、介绍了优化设计的流程和理论知识,详细分析了铝板冲压成形的变形理论和数值模拟技术以及成形质量的评价标准。三、以实际生产中的铝制车身内板件为例,基于DYNAFORM软件建立了数值模拟的有限元模型,介绍了相关过程参数的设置方法,并分析了分别采用恒压边力和四种常用的压边力加载曲线对该零件成形质量的影响。四、在上述工作的基础之上,将压边圈分块,以压边间隙、摩擦系数、凹模圆角半径、冲压速度、压边力为设计变量,以零件产品区域的最大减薄率和最大增厚率为优化目标建立数学模型。采用正交表进行因素筛选,拉丁拉丁超立方试验设计方法、二次多项式响应面近似模型技术以及基于Pareto支配的多目标粒子群优化算法对铝板冲压的参数进行了优化,得到最优参数组合。根据优化结果重新建立有限元模型并安排仿真,通过对比分析证明该方法的正确性和实用性。