拼焊板(TWB,Tailor Welded Blank)技术是将两块或两块以上不同厚度、不同材料的板材焊接在一起,然后整体冲压成形的技术,是构件轻量化设计的重要方法。本文深入研究了激光拼焊板数字化设计制造基本流程及其实现的关键技术。通过对拼焊板设计过程和成形过程的研究,提出了以拓扑优化、尺寸优化为基础拼焊板设计方法并通过水平集方法实现了拼焊板的分割。在此基础上,考虑成形过程中焊缝移动问题,提出基于预偏移的坯料焊缝补偿方法,给出了拼焊板数字化设计制造系统的集成方案,论文主要研究内容如下:　　(1)焊缝位置、形状直接影响拼焊板的成形性能。拼焊板零件通过优化材料分布来实现构件轻量化,其最优设计的焊缝形状具有多样性,这也增加拼焊板成形的复杂性和特殊性。针对于此,选用筒形拼焊板零件,设计了不同类型的曲线焊缝,通过增量有限元仿真实验,探讨了不同焊缝位置、形状对拼焊板成形性能的影响,得出了曲线焊缝对拼焊板成形的影响规律。　　(2)拼焊板构件设计是确定最佳材料(或厚度)分布过程,厚侧(或高强度)母板承担着主要的构件载荷。传统的拼焊板设计以经验为主,通常在需要加强板的区域使用高强度或大厚度板材,这种方法很难获得最优的拼焊板设计。本文提出以变密度法为基础,以构件最小变形能为目标的拼焊板拓扑优化方法。考虑构件实际应用条件,利用拓扑优化和尺寸优化,实现了车门内板的拼焊板定制,降低了车门构件重量,提高了车门刚度。　　(3)研究了基于推广GAC(Geodesic Active Contour,测地线活动轮廓)模型的水平集图像分割方法,针对拓扑优化云图,提出基于水平集原理拼焊板自动分割方法,通过Malab编程计算,实现了对灰度云图和彩色云图的自动分块,并运用曲线拟合理论,完成了拼焊板焊缝曲线的拟合。　　(4)由于拼焊板焊缝两侧母材材质或厚度不同,其抵抗变形能力不同,由此拼焊板在成形过程中会产生焊缝移动现象,造成设计拼焊板构件与实际成形后拼焊板焊缝形状差异,针对此现象提出一种考虑成形过程的焊缝补偿模型,该模型基于预偏移方法,借助增量有限元仿真计算和多学科优化软件,通过自定义优化器,实现了拼焊板坯料的焊缝补偿。　　(5)针对目前缺乏专用的拼焊板设计制造系统的现状,提出了拼焊板数字化设计制造解决方案。基于Hyper Works仿真平台集成了拼焊板拓扑优化、尺寸优化、分块设计、毛坯展平与焊缝补偿等功能,实现了拼焊板设计、制造的一体化。　　论文工作对于提高拼焊板零件设计与成形一体化水平具有重要的理论意义和工程应用价值,特别是对汽车构件轻量化和节能减排都有着重要意义。