多点成形（Multi-point Forming，简称 MPF）是一种新的板材成形方法，其原理是将传统的整体冲压模具分解为很多离散的小模具单元，然后用一系列规则排列、高度可调的基本体代替这些小模具单元。通过计算机控制基本体群的高度，形成需要的成形面，实现板材的无模、快速、柔性成形。三梁四柱式多点成形压力机，是一种主要的多点成形设备，已研制成功多台。多点成形压力机机架作为成形设备的基础支撑部件，在工作过程中承受全部工作载荷，其设计质量将直接影响工作性能和制造成本。机架的强度和刚度、可靠性和稳定性对多点成形压力机的性能起着重要的作用。对 3150kN 多点成形压力机机架的强度和刚度分析是本文的主要研究内容之一。在解决复杂设计问题时，将有限元法引入到优化设计中，能从众多的设计方案中优选到最合适的设计方案，能大大提高设计效率和设计质量。利用有限元法和 Sub-problem 优化算法，分别对多点成形压力机的工作台、活动横梁和上横梁进行结构优化设计，也是本文的主要研究内容。本文的主要研究工作如下：1）对有限元分析中若干问题的研究本文简要阐述了有限单元法的基本原理、空间弹性问题的基本方程和空间问题的有限元法。探讨了用于压力机机架分析的单元类型的选择，以及有限元分析中划分网格时应遵循的原则（如网格数量、网格疏密、单元阶次的选取和网格质量的评判等）。探讨了机架结构的简化、载荷约束的模拟和有限元模型的建立方法。2）多点成形压力机机架的数值模拟 66<WP=72>摘 要利用 CAD 软件建立了机架的参数化实体模型，并进行了模型简化，将模型导入有限元软件中。设定与实际工作状态相符合的约束条件，进行数值分析，得出压力机上横梁、工作台和立柱螺母等各个部位的节点应力、应变分布。3）多点成形压力机上横梁的数值分析根据压力机上横梁的数值模拟结果，对不合理的部位进行了整体结构改进。在上横梁中间结构的立柱孔周围添加了支撑板；减小了中心液压缸周围支撑板的高度。通过结构改进，明显的提高了上横梁的整体强度，降低了重量。4）多点成形压力机工作台的数值分析根据压力机工作台各个部位的数值模拟结果，对不满足刚度和强度要求的部位进行了整体结构改进。在工作台上板的下端增加了支撑板，使整体刚度得到了提高。归纳了工作台的开孔圆角半径对工作台中间部分的强度和上板的强度、位移的影响，以及中间结构宽度对上板的强度和刚度的影响。5）多点成形压力机机架的优化设计利用有限元法和 Sub-problem 优化算法，编写了多点成形压力机工作台、活动横梁和上横梁的优化程序，对多点成形压力机机架进行了优化分析。通过优化设计，工作台的重量减少了 6.5%，强度提高了 13.2%；活动横梁的重量减少了 26.4%；上横梁的重量减少了 1.1%；压力机的总重量减少了 10.8％。从而在设计上减少了材料使用量，优化效果明显。