当今世界制造业的蓬勃发展，正日益促进金属精密塑性成形技术的不断突破与创新。精冲是一种重要的精密塑性成形技术，在中厚板制造领域，精冲技术已成为重要的成形途径。近年来，板料精密冲裁技术与体积成形技术不断结合，许多体积成形工艺特征与精密冲裁工艺得以复合，精冲复合体积成形技术已成为精冲技术的重要发展趋势，广泛应用于汽车制造、通用机械等领域。然而，对于精冲复合体积成形，仍存在以下问题：①缺乏对中厚板体积成形的机理研究：②缺乏准确模拟中厚板体积成形过程的有效方法，从而导致精冲复合体积成形工艺设计复杂。　　 基于上述问题，本文以中厚板体积成形工艺中较为典型的挤压成形工艺为切入点，开展了中厚板挤压成形过程的有限元数值模拟技术和物理实验研究，总结了该工艺的成形机理，为工艺设计提供有益的参考。此外，建立了合理的中厚板挤压成形力计算模型，用于预测成形过程中的载荷分布，降低模具在成形过程中发生偏载的可能性，提高模具寿命和零件质量。取得的主要研究成果主要有以下几点：　　 针对拉格朗日有限元法模拟中厚板挤压成形过程时网格重划分次数多、精度损失甚至无法完成计算的缺陷，本文对任意拉格朗日-欧拉有限元法(Arbitrary Lagrangian Eulerian，ALE)及其关键技术进行了深入研究。解耦ALE有限元法集成了拉格朗日和欧拉有限元法各自的优点，在分析金属塑性大变形问题时非常有利，能有效解决拉格朗日网格畸变问题，控制网格重划分次数，避免欧拉网格的自由界面追踪等问题，是进行中厚板挤压成形过程数值模拟的有效手段。　　 针对解耦ALE有限元法中的网格运动关键技术，本文提出了一种自适应组合网格运动算法，通过同时考虑网格单元尺寸和形状的调整实现了网格质量的优化。网格单元尺寸的调整通过采用施加力或指定的变形量在由网格组成的弹性体上，对其进行线弹性分析，使网格发生变形来实现。对于网格单元形状的调整，应尽可能地使原有单元密度不发生变化。为此，本文提出了一种适用于变密度网格的形状调整算法，通过使节点邻域内所有三角形的畸变度最小来实现网格单元形状的改进。该网格运动算法生成的网格能有效捕捉到中厚板挤压成形过程中的局部塑性大变形特征。　　 物理量传递是解耦ALE有限元法需实现的关键技术之一，本文借鉴了流体力学中求解水波传播问题的思想，将该过程看作一个对流问题，利用间断伽辽金有限元法构建问题的积分形式，并提出了一种显式二阶Runge-Kutta间断伽辽金有限元法结合限制器的求解策略，可有效避免解的耗散性和局部振荡性。　　 在MSC/Marc软件中建立了中厚板挤压成形的弹塑性有限元模型，引入多种材料流动应力硬化模型，并采用解耦ALE有限元法进行求解。将模拟结果与实验对比发现：改进的Hockett-Sherby应力硬化模型与Voce应力硬化模型、Ludwik-Nadai应力硬化模型相比，更适用于经完全球化退火后的材料；解耦ALE有限元法能有效减少中厚板挤压成形过程中网格重划分的次数并能获得到良好的计算精度。　　 系统研究了中厚板挤压成形过程中变形区内的材料流动和力学特点，变形主要集中于挤压凸模的作用范围内，在凸、凹模刃口作用区内网格沿着刃口连线方向出现了明显的拉长和旋转现象，而在中心轴线区域，材料沿径向受到较大的压缩作用，且越靠近中心对称轴处的材料径向受压越严重。随凸模压入深度的增加，凸、凹模刃口间流线网格变形剧烈，局部变形现象明显，中心层与外层材料之间的轴向速度差值逐渐增大，剩余板厚的减小使周向材料难以向中心补充，导致材料与挤压凸模在中心轴处出现脱离，形成挤压缩孔。增大凹模圆角半径对中心缩孔的形成有抑制作用，但随着凸模圆角半径的增大，这种抑制作用开始逐渐减弱。施加合理的反顶力可有效提高成形过程中材料流动的均匀性，改善成形性能。　　 对比研究了中厚板挤压成形与传统正挤压过程的不同特点，可得出以下结论：两种工艺在挤压模孔处金属材料的流动情况相当类似，但在整个中厚板挤压成形进程中，死区随凸模压入深度的增加而不断减小，且大部分时间内，该区域要大于相同工艺参数下传统正挤压时形成的死区。成形过程中变形区内的最大损伤值比传统正挤压过程要大一些，但损伤最大值出现的位置均在凹模型腔侧壁处。由于受压边圈的压制以及材料整体性的约束，材料的径向流速要小于传统正挤压过程中的径向流速，周向材料不容易向中心补充，因此在中厚板挤压成形过程中，缩孔更容易出现。中厚板挤压成形过程中不仅存在对材料的挤压作用，同时存在对材料的剪切作用，属剪挤成形工艺，因此，相同工艺参数下所需的成形力要大于传统正挤压过程。　　 针对工程实践应用，本文对多种计算公式和图算法在中厚板挤压成形领域的适用性进行了分析评估，提出了中厚板挤压成形过程的成形力应由挤压力、剪切力和摩擦力三项加权组成的思想，并建立了一个适用于中厚板挤压过程的成形力计算模型。通过分析变形程度、材料厚度、凸模压入深度等因素对成形力的影响，逐步确定了计算模型中的参数。经实验验证，所提出的计算模型可满足工程计算的要求。