镁合金因其优良的物理力学性能,在航空、航天、军工以及民用等领域应用较为广泛。目前,有关变形镁合金大塑性变形技术的研究报道较多,但多数大塑性变形方法存在生产效率低、成本高、工艺复杂且无法实现连续生产等问题。本文研究了一种集正挤压与多次弯曲剪切于一体的棒-板正挤压-弯曲剪切复合连续成形新工艺(Direct Extrusion and Bending Shearing,DEBS)。以商用铸态AZ31镁合金为研究对象,通过塑性力学理论计算、有限元数值模拟以及实验等手段对该工艺进行了多方面研究,主要包括:挤压力、应变和应变率的理论计算;模具型腔设计及工艺参数优化;DEBS镁板力学性能和微观组织的检测与分析等等。所获得的研究成果如下:(1)DEBS复合成形工艺的理论分析。将上界法和有限元数值模拟方法相结合,引入形状复杂系数,对棒-板正挤压-弯曲剪切复合连续变形工艺所需的挤压力及各阶段的应变、应变率和变形速率因子(Z参数)进行了理论计算。通过试验研究验证了计算结果的可靠性,可为模具型腔设计及挤压机型号的合理选择提供理论指导。(2)DEBS模具型腔设计。以平均挤压载荷Favg、速度场相对标准偏差VRSDV、应变均值εavg和应变相对标准偏差εRSDV为定量化评价指标,运用DEFORM-3D有限元数值拟软件对DEBS挤压过程进行了模拟分析,得出了各结构参数对成形结果的影响规律。结果表明:对于DEBS复合挤压工艺,当锥角φ为120o、挤压通道弯曲角β为150o、挤压通道弯曲角Ψ为110o、挤压通道弯曲过渡半径R1为6 mm、定径区长度L5为12 mm时,所获得的的镁合金板材(横截面:25 mm×3 mm)质量较佳。(3)DEBS工艺参数优化。选用已设计好的DEBS模具作为研究基础,在不同的工艺条件下,采用有限元软件对DEBS挤压过程进行了模拟分析,并研究了各工艺参数对成形结果的影响规律。研究结果表明:当挤压温度为370℃、挤压速度为2 mm·s-1时,有利于保证板材的质量。(4)实验验证与分析。在数值模拟分析结果的指导下,成功实现了DEBS挤压试验,并对DEBS镁板的力学性能和微观组织进行了检测分析。结果表明:(1)DEBS复合工艺可显著地改善镁合金的微观组织与综合力学性能。(2)当挤压温度为370℃、挤压速度为2 mm·s-1时,经一道次成形后平均晶粒尺寸由原始铸态的240μm可细化至6μm以下,抗拉强度与屈服强度分别为300 MPa、220 MPa,室温断裂延伸率可高达25.7%,这也验证了工艺参数优化结果的合理性。(3)由挤压力测试值与数值模拟值对比分析可知,相对误差在10%以内,可以满足工程计算要求,验证了数值模拟结果的可靠性。