本文应用有限元模拟和弹塑性理论,对基于小弹塑性变形的挤压凹模结构设计进行了研究。首先,应用Marc有限元软件计算分析了局部载荷作用下,不同载荷作用区间长度和位置时,整体式挤压凹模的应力分布和变形特征,提出按照载荷作用区间的长度和位置设计加强圈,并得出局部载荷作用下整体式挤压凹模的强度校核表达式;结合数值模拟技术、人工神经网络和遗传算法,对局部载荷作用下的三层组合凹模进行了结构优化设计;进而在传统挤压凹模弹性设计的基础上,提出基于小弹塑性变形的模具设计思想,引入挤压凹模自增强设计理念,推导和建立了整体式挤压凹模自增强设计的理论公式,并通过有限元计算,分析研究了凹模自增强过程中的应力和变形特征;最后,在单层自增强凹模的基础上,将自增强技术和过盈配合方法相结合进行双层自增强组合凹模的设计,提出了两种工艺方案,即在内层凹模预先进行自增强处理后再进行缩套的方法和直接对过盈配合组合凹模进行自增强处理的方法,并对其可行性进行了分析。局部载荷作用下整体式挤压凹模的应力和变形分析以及三层组合凹模的结构优化设计结果表明,按照凹模整个高度作用载荷设计时,模具的结构尺寸偏大,不利于充分发挥模具的承载潜力,造成模具材料的浪费。单层自增强挤压凹模的应力和变形分析显示,在满足模具尺寸精度要求的前提下,可以达到相同结构尺寸的过盈配合组合凹模的强度要求。而双层自增强组合凹模的结构分析表明,在过盈配合基础上的自增强处理,有利于模具承载能力和尺寸精度的进一步提高,是一种有效的设计方法。可见,在传统的挤压凹模设计中,将模具应力限制在弹性范围内不利于模具材料的充分利用。本文的研究结果和所提出的自增强挤压凹模设计方法对改进模具设计具有实际指导意义。