我国的汽车制造业规模目前已经位列世界首位,同时我国也是世界上最大的汽车销售市场,汽车工业已经成为国民经济的支柱性产业之一。在汽车零部件的生产制造装备中,车身覆盖件冲压模具占据极为重要的位置,同时它在整个汽车工业中也具有十分重要的地位。在传统的模具设计方法中,模具往往被当作理想刚体来看待,在整个冲压过程中,模具的刚度被假定为足够大而不考虑其受载变形行为;另外,模具的结构设计方案以及设计参数的选取缺乏可靠、有效的依据,一般依赖于设计人员的实践经验或者是设计手册中的经验公式。依据上述设计方法制造完成的模具,在冲压生产过程中,有时由于其刚度不足而发生过大的受载变形行为,影响了冲压件的成形质量;或者是模具的结构刚度过大,导致其体积、质量过于庞大,造成了一定的材料浪费,致使其制造成本偏高,给使用企业增加了额外的经济负担。由此可见,如何保证车身零件冲压模具具有合理的结构及刚度指标,使其既能保证冲压件的成形质量,又能够节约材料和制造成本,是一个值得关注的问题。针对上述问题,本文通过利用CAE仿真软件,获得了冲压生产过程中模具各成形面上的载荷数据,在有限元分析软件中,将此载荷数据施加到模具的实体结构上,对模具的受载情况及变形行为进行求解分析,得出整个模具的应力、变形分布云图及数据。而后,依据此分析结果,对照实际生产中成形件及模具的品质要求,确定模具模面上刚度值的过大及过小的区域,以模具具有合理刚度值为设计目标,对模具的模面厚度、底部的加强筋板的分布、加强筋板的厚度值来进行优化设计,以期望既能够保证模具成形面的受载变形量在允许范围内,同时模具又具有较少量的质量,从而得到更加合理的模具结构。首先,本文阐述了模具结构设计及其设计参数确定的一般方法,分别对在冲压成形过程中由于模具刚性不足、刚性过大而对冲压件成形质量、模具的制造成本的影响以及模具的合理性刚度指标进行了探讨;对有限元模型中模具的壳体网格载荷向对应的实体网格上进行转换的方法进行了研讨;对板料成形、机械结构、接触问题的有限元理论、有限元的优化设计理论进行了相应的总结和讨论。其次,以某车型行李箱外板拉延模具为研究对象,系统阐述了使用CAD软件来建立板料、模具的数字模型,使用CAE方法来对板料的冲压过程进行成形仿真以及对模具进行结构分析和优化的方法。在CATIA软件中建立模具CAD模型并对其进行参数化,输入几何模型到Ansys Workbench中建立有限元模型,为模具实体结构分析作准备。提取模具实体模型的表面几何,将其导入到Dynaform软件中完成冲压仿真分析模型的建立,对行李箱外板的冲压成形过程进行数值仿真,Dynaform求解出模具各成形表面上的接触载荷,为下步模具的结构分析打下基础。建立好分析模型和得到载荷条件后,在Ansys Workbench完成模具结构分析求解,得到模具整体的内部应力以及位移分布情况。然后,对模具的整体及局部刚度值作探讨,优化模具的刚度分布。以模具的成形模面和模具背部的加强筋为研究对象,对其结构分布及设计参数进行优化,提高过小刚度和减少过大刚度,从而得到更加合理的模具结构,以期望同时满足冲压质量优良和模具结构轻量化的目标。完成优化求解后,对比优化前后的结构分析结果,得到冲压件成形质量改善状况和模具结构轻量化及制造成本降低的量化指标,以验证研究工作的有效性。以上研究及分析工作的结果表明,采用本方法进行结构及刚度优化设计后的车身覆盖件冲压模具,减少了冲压成形过程中模具的受载变形量,在一定程度上提高了冲压件的成形精度;同时,模具的总体质量和体积均得到了一定的减少,实现了一定意义上的模具轻量化。因而,本分析优化方法对于提高冲压件成形质量和减少模具制造成本均具有一定的参考价值。