短纤维增强复合材料(Short fiber reinforced plastic,简称SFRP)因其所具有的比强度高、比刚度高、功能性和可设计性强等优点,已经被广泛的应用在航空航天、汽车和轮船制造、电子电器、石油化工等多个领域。近年来塑料工业的飞速发展,对能够促进纤维增强复合材料大规模生产的技术存在着巨大的需求,采用注塑成型的方法对短纤维增强复合材料进行加工成型是现在比较常用的方法,这种成型方法加工过程简单,费用低廉,可以实现批量化生产,并且可以在保证制品的刚度的同时完成对有复杂外形的制品的可制造性。本文以注塑成型SFRP材料为研究对象,采用数值模拟的方法对考虑结构服役条件下,对制品的成型工艺参数、浇口位置两项成型工艺以及制品厚度分布的优化问题进行了研究。首先基于最大化EI加点准则和Kriging代理模型算法构建而成了一种有效的全局优化(Efficient Global Optimization,简称EGO)算法,在此基础上发展了注塑成型浇口位置和注塑工艺参数的耦合优化方法,并以制品服役时的最大失效准则为目标函数设计了验证算例,优化前后最大失效准则降低了40%;另外基于下山单纯形法(Nelel-Mead),运用降维的总体思路开发了一套对变厚度SFRP制品进行厚度分布优化的方法,并以制品减重为优化目标函数设计验证算例,利用10个设计点的厚度变化成功描述出了2468个单元的整体厚度分布,优化结果显示制品在满足服役条件下重量减轻35.7375%。最后在对浇口位置、工艺参数以及制品厚度分布优化方法的提出和验证的基础上形成了一套在制品服役条件下,考虑制品局部纤维取向和失效准则,对注塑成型SFRP制品的浇口位置、成型工艺和厚度分布进行总体优化设计的分级优化方法,并通过设计电机支架和转向油罐卡箍、支架装配体两个计算算例来验证算法的可行性和工程实用性。其中电机固定支架算例优化前后,结构由失效到不失效,最大失效准则降低28.82%,优化完成时支架减重21.09%,优化后的制品在重量减轻的同时承载能力也有很大的提升,优化结果达到了预期设计目的。转向油罐卡箍、支架装配体算例利用20个点的厚度变化成功描述出了4850个单元的总体厚度变化,优化前后制品的最大服役位移减小90.90%,服役条件下最大Von Mises应力减小40.56%,最大失效准则减小57.74%,相对比于初始钢制材料总重1.253kg的产品设计,产品质量减重79.82%,达到了该产品的设计要求。