金属板材成形被广泛应用在航天、汽车、船舶等领域,传统的三维金属曲面件主要通过整体模具冲压获得。现代工业发展由传统的大批量生产逐渐转向多样化和小批量生产,而整体模具需要花大量的费用来设计与制造。因此,需要一种新型的冲压工艺来满足多样化和小批量的要求,新型板材成形工艺—多点成形技术脱颖而出。无压边多点成形一般用于曲率较小的三维板件成形,而压边多点成形常用于曲率较大的三维板件成形。与传统模具相比,多点模具最大的优势便是能够快速柔性成形。但是,该技术也存在回弹等成形缺陷,回弹严重地影响了成形件的精度。回弹的准确预测和控制对获得高质量的三维曲面件至关重要。控制多点成形的回弹方法有两种:一是对多点模具的型面进行回弹补偿,二是采用工艺控制法减小回弹。本文在多点模具无压边成形柱面件时对模具型面进行了回弹补偿来准确地成形目标件,此方法能够提高效率,节省时间。在多点模具采用压边工艺成形轿车顶盖时进行了工艺优化来控制回弹。采用正交试验的方法对工艺参数进行优化能够成形质量较高的轿车顶盖,从而指导实际的生产。本文的主要研究内容如下:1.多点成形有限元模型的建立基于板材的多点成形原理和有限元理论,建立了多点模具成形柱面件和轿车顶盖的有限元模型;并就涉及的几何模型的建立、材料模型的选取、边界条件的设定、单元类型的选择及网格划分等进行了讨论;最后对回弹分析的建模方法进行了研究。为板材多点成形数值模拟的研究奠定基础。2.采用模具型面补偿方法控制回弹给出了多点模具准确成形柱面件时的回弹补偿公式,并对回弹补偿系数的确定进行了研究。对多点模具型面进行补偿前后成形柱面件的过程进行了数值模拟计算和实验研究,将模拟件的结点坐标和实验件的点云坐标导入到Geomagic中与标准件进行对比,得到误差分布云图和误差分布直方图。结果表明:多点模具型面未补偿得到的模拟件及实验件均与目标形状相差较大,不满足精度要求;多点模具型面补偿后得到的模拟件及实验件均与目标形状吻合良好,整体误差较小;验证了回弹补偿方法的正确性。3.曲率半径、板厚对回弹量及回弹补偿系数的影响采用单一变量法研究了多点模具成形柱面件时,曲率半径、板厚对回弹的影响,回弹补偿系数随曲率半径、板厚变化的规律。结果表明:回弹量随曲率半径的增大而增大,随板厚的增加而减小;回弹补偿系数与曲率半径呈正线性相关;回弹补偿系数随板厚的增大而减小且减小的趋势逐渐变缓。4.采用工艺控制法提高轿车顶盖的成形质量为了获得形状精度较高的轿车顶盖,采用L₁₆的正交试验表进行正交试验,影响因素为弹性垫厚度、摩擦系数、压边力和冲压力,每个因素取四个水平,试验指标为板料冲压回弹后的最小厚度、最大厚度和回弹量。对轿车顶盖的成形过程和回弹过程进行数值模拟计算,探讨了各因素分别对三个试验指标的影响,并研究了各因素对轿车顶盖回弹量影响的主次顺序;用排队分析法对试验结果进行了综合分析,并用极差法得到了各因素影响成形质量的主次顺序和最优成形组合参数。结果表明:轿车顶盖最小厚度随弹性垫厚度的增大而增大,随摩擦系数、压边力、冲压力的增大而减小;轿车顶盖的最大厚度随弹性垫厚度、冲压力的增大而增大,随压边力的增大而减小,随摩擦系数的变化比较复杂;轿车顶盖的回弹量随着弹性垫厚度的增大而增大,随着摩擦系数、压边力、冲压力的增大而减小;各因素对轿车顶盖回弹量的影响大小排序为:压边力>摩擦系数>冲压力>弹性垫厚度;对轿车顶盖质量的影响大小排序为:压边力>弹性垫厚度>摩擦系数>冲压力。