针对多工位级进模模具,提出了一种基于变密度法的级进模模具结构拓扑优化方法。先通过板材冲压成形有限元数值模拟得到变形板料对模具的作用力,利用自主开发的载荷映射工具构建级进模模具结构分析的力边界条件;再通过模具结构分析,明确模具结构优化的空间;最后结合拓扑优化算法对模具结构进行了优化设计。以某汽车连接器件级进模模具为例对该方法加以验证,与按传统方法设计的模具相比,优化重构后的模具在重量保持不变的情况下最大变形量减小了36.5%。对优化重构后的级进模在冲压成形过程中的应变值进行了测量,应变实测值与结构分析结果比较吻合,表明文中所提出的级进模模具结构拓扑优化方法是切实可靠的。

分析了汽车连接件的冲压成形工艺，进行多次分阶段成形和逐步切除废料的11工位级进排样设计和模具结构设计，采用抬料板和整体弹压卸料板相结合的结构形式，在一副模具中同时完成冲裁、弯曲、拉深等多道工序。模具结构紧凑，卸料可靠，实现了自动送料，卸料和出料，可进行大批墨自动化生产，产品质量高，整体成本低。