多工位级进模是一种复杂、精密的冲压模具,适用于各种冲压行业的自动化生产。随着冲压技术水平的提高,级进模朝着大型、复杂、精密的方向发展,冲压吨位的增加与产品尺寸精度要求的提高在传统的级进模设计方法下几乎成为不可调和的矛盾。传统的级进模结构设计一方面增加了模具材料成本、冲压设备吨位及能源消耗,另一方面可能因为结构设计不合理而影响制件的成形质量,甚至导致级进模非正常失效。目前,基于冲压有限元模拟的多工位级进模结构拓扑优化的相关研究还未见报道。研究级进模模具母体结构优化设计的关键技术,具有一定的实践意义和研究价值。本文以汽车用多工位级进模为研究对象,分别对多工位级进冲压工艺中冲裁工序有限元模拟技术、级进模成形载荷跨平台映射方法、级进模模具母体结构分析方法、级进模模具母体结构拓扑优化技术进行了研究。具体研究内容如下:(1)对板料进行冲裁预模拟,运用基于冲裁预模拟结果的毛坯划分技术及网格局部细化技术,对某导轨结构件级进冲压工艺中各冲裁工序进行有限元建模,实现了多工位级进冲压工艺中复杂形状冲裁工序的有限元数值模拟;对比分析了冲裁力模拟结果与理论计算结果。(2)对Deform-3D和Hypermesh中有限元模型的数据形式进行了分析,归纳了Deform-3D前后处理文件中模型各项数据的获取方法;对载荷映射方法进行了研究,总结了原始载荷节点和对应目标单元的匹配方法以及对不同目标单元的插值方法;开发了一套载荷映射工具,实现冲裁模拟载荷在Deform-3D中的工件模型与Hypermesh中的结构分析模具模型间的跨平台映射,为级进模结构分析提供了冲压力边界条件。(3)采用Radioss软件,分别运用载荷映射方法及均布载荷方法对采用组合子模结构的某汽车连接器件级进模模具母体进行结构分析,并对两种方法进行对比。结果表明:两种方法获得的模具母体变形量分布情况基本一致。因此对于采用组合子模结构的级进模,用均布载荷法代替载荷映射法进行结构静力分析,可以减小模型规模、提高分析效率,且保证结构分析结果的可靠性。(4)采用Radioss软件,运用均布载荷方法对采用组合子模结构的某汽车导轨结构件级进模模具母体进行了多工况结构分析,据此确定了模具母体拓扑优化的目标;运用Optistruct软件,以减小结构变形为目的,对模具母体进行基于变密度法的拓扑优化迭代,获得最佳单元材料密度分布;利用UG软件对模具母体结构进行优化重构。对重构后的模具母体进行结构分析,结果表明,优化重构后的模具母体符合优化要求。(5)基于应变电测法测量连接器件级进模模具母体的应变量,并与模拟值进行对比,以验证本文级进模模具母体结构分析方法的可靠性,进而认为本文导轨结构件模具母体拓扑优化重构后,结构抗变形性能的提高是可靠的。