汽车工业是高度技术密集型的综合性工业。冲压、焊接、涂装和总装是现代汽车生产制造的四大工艺。目前我国汽车生产制造的四大工艺除冲压外其它三大工艺设备长期大量依赖进口。但冲压自动线运动规划及虚拟仿真系统和部分配置的自动化送料设备等技术掌握在德国、日本等国外几家公司手中,与国外相比差距较大,特别是自主知识产权缺乏,不能满足要求。本文依托国家大型精密复合冲压成形机床创新能力平台(项目编号:2011ZX04016-091),围绕汽车外覆盖件冲压自动线运动规划及虚拟仿真系统开展了系统深入的研究,取得了一些具有重要应用价值的创新成果。研究成果已成功应用于比亚迪汽车有限公司单臂送料冲压自动线项目的规划设计及仿真。论文的主要研究内容和取得的成果如下:通过分析汽车外覆盖件冲压线的运行环节,确定了冲压线运动规划及仿真系统的研究方法和功能模块,建立了冲压线运动规划及仿真系统的框架结构,对冲压线运动规划及仿真系统进行了功能性分解,分析了建立冲压线运动规划及仿真系统过程中的关键技术,为冲压线运动规划及仿真系统的开发提供决策支持。将冗余度机器人逆运动学解法应用到JWS送料臂的典型作业求解中;建立了送料臂的运动学、动力学模型以及不同任务的环境模型,研究了 JWS两冗余度送料臂的行动规划问题;基于Newton-Raphson迭代法、最优控制数值法以及组合多项式曲线参数优化法,分别对冗余度送料臂进行了行动规划并作出评价;对NR迭代法进行了改进与程序实现,结果表明改进的NR迭代法运行稳健,能够满足实用要求。建立了整线运动规划问题的数学描述模型,提出了送料线整线规划的分解规划法求解思路及其基本算法;提出了整线运行模拟的体系架构,该架构具有接口规范、易于扩展等优点。建立了汽车外覆盖件虚拟冲压线仿真模型,分析了整线运动仿真结果,优化了送料机构的送料路径及整线的生产节拍;实际测试了冲压线生产时送料臂及整线的性能,结果表明单臂送料规划系统合理可行、稳定可靠,已在济南二机床集团有限公司的单臂冲压线产品中得到应用。