当前世界科技水平日益提高,各种高新科学技术的发展离不开高性能有色金属材料,而且对有色金属材料的要求越来越高,超细晶材料具有优良的力学性能、独特的物理性能及优异的超塑性,研究超细晶材料具有重要的科学意义和很高的工业价值。等通道转角挤压工艺(ECAP)制备超细晶材料简单易行,模具结构相对简单,具有极大的工业化应用前景。然而目前我国对ECAP的研究还停留在实验室中,欠缺专业化的加工设备,因此为了更好的推动ECAP工艺的发展,实现ECAP技术的工业化、产业化应用,等通道转角挤压设备的研究具有十分重要的意义。考虑到等通道转角挤压的特点,结合需求的实际情况,本设备采用典型的三梁四柱结构,采用卧式布置,无穿孔系统,传动方式采取液压传动的泵直接传动形式。根据等通道转角挤压的工艺需要,本课题设计了两套ECAP模具,用DEFORM软件对长尺寸变形体的ECAP变形过程进行的数值模拟,得出冲头挤压载荷的变化规律及两套模具的应力分布图,为大尺寸金属试样的ECAP变形工艺的优化提供了依据。确定了挤压设备的整体结构后,对其机身结构及主要零部件进行了设计,然后依据传统力学计算方法对各个零部件进行了强度和刚度校核,结果基本满足设计要求,在此基础上确定了挤压设备机身各个零部件的具体尺寸,为下一步的有限元分析做好准备。有限元分析结果表明,机身主要零部件的刚度均较好,但是应力分布不均匀,局部存在应力集中现象,存在应力集中的结构经过改进后强度均满足了设计要求。为精简部分零件结构,减小成本,以前梁为例对其总重进行了优化分析,在整个模型优化分析的过程中,以前梁筋板的厚度作为设计变量,以前梁的质量作为目标函数,以前梁的最大应力值和最大变形量作为状态变量,得出了最终的优化结果,优化效果是比较明显的,在最大应力和最大变形量都满足要求的情况下,前梁的质量比优化前的模型中的质量下降了5.15%,证明了本次优化设计是合理的。