随着铝型材挤压技术发展日渐成熟，铝合金型材制品正向着大型整体化、尺寸高精度化、薄壁扁宽化、外形轮廓美观化、形状复杂化的方向转型，并取得良好的经济效益。传统的以经验类比方法为主的挤压工艺分析及模具设计，已无法满足当今铝型材挤压制造行业的需求。铝合金型材挤压是一项高效精密的塑性成形技术，将日渐成熟的数值模拟方法引入铝型材挤压设计过程，不失为一种有效方法。而如何加快现有的分析和建模速度，缩短分析时间，提高计算效率对引入数值模拟的设计手段具有重要的意义。本文首先对大量生产实例进行归纳总结分析，介绍了大型空心截面铝型材挤压工艺和模具加工的相关知识和经验。详细分析并确定了其挤压工艺参数，以及铝型材挤压成形缺陷的主要形式和原因，并使用基于任意拉格朗日欧拉法的HyperXtrude软件平台对一大型空心铝合金型材挤压过程进行了挤压出材稳定成形的数值模拟，并且将分析结果与实验结果对比，证明了模拟分析的可行性和准确性。本文着重研究了任意拉格朗日欧拉（ALE）法和基于刚塑性理论的有限元法在铝合金型材挤压数值模拟中的应用，分别使用基于ALE法的HyperXtrude平台和基于刚塑性有限元法的Msc.Marc平台对一大型空心截面铝型材稳态挤压过程进行了数值模拟，获得了稳态挤压阶段金属流动的温度场、速度场、应力场和应变速率场的分布规律，并利用出口质点流速的标准速度场偏差（SDV）值定量地判定截面出口速度分布的均匀程度。通过对两种数值模拟方法进行分析论证，并将模拟结果与实际试模情况进行对比分析，证明ALE方法在成功预测实际挤压过程中可能出现的潜在缺陷较刚塑性有限元法有更大准确性，而刚塑性有限元法具备更高的时间效率。本文最后在采用ALE方法对型材挤压成形的稳态数值模拟分析的基础上，进一步利用弹塑性有限元理论，对一款多腔壁板铝型材挤压模具的受力和变形情况进行了分析。通过采用导流板保护结构、上模短分流桥结构和下模三级焊合室结构，有效提高了模具质量，延长了模具寿命，并通过调整工作带长度和芯部壁厚，实现了对金属流动的控制，最终获得合格的型材产品。