随着微电子技术的发展,微制造已经成为一种发展趋势,出现了多种新型微成形工艺,但是随着微零件的几何尺寸的微小化,材料的流动应力与宏观尺度下有着显著的区别,其表现出的尺寸效应已经成为国内外研究热点。本文通过搭建激光冲击动态加载软模微弯曲成形系统和试验机准静态加载软模微弯曲成形系统,对比研究在高、低应变速率的工艺条件下,铜箔晶粒尺寸(d)、铜箔厚度与晶粒尺寸的比值N(N=t/d)、模具特征尺寸(W)对微弯曲成形性能的影响。同时,基于ANSYS隐式分析和LS-DYNA显式分析,完成了试验机准静态加载和激光冲击动态加载微弯曲成形的数值模拟研究;并且,探讨了晶粒尺寸对准静态微弯曲成形性能的影响。本文的主要研究内容和成果如下:(1)在成形深度、形变均匀性和显微硬度三个方面,激光冲击动态加载和试验机准静态加载软模微弯曲成形工艺均表现出强烈的尺寸效应。通过基恩士VHX-1000超景深三维显微镜对成形件成形深度进行测量,研究表明:成形件的标准成形深度随着N值的减小,均呈现先增大后减小的趋势。通过Axio CSM700真彩色共聚焦显微镜对零件表面粗糙度进行测量,实验结果表明:随着晶粒尺寸的增大,成形件的表面粗糙度均呈现增大的趋势。通过对成形件关键点减薄率的测量,研究发现:成形件的减薄率随着晶粒尺寸的增大均呈现出先增大后减小的趋势;并且,晶粒尺寸越大,其形变愈不均匀。采用HV-1000型显微维氏硬度计对动态加载前后的铜箔进行显微硬度测量,结果显示:动态加载前后的材料显微硬度随着N值的增大均呈现先减小后增大的趋势;激光冲击动态加载之后,材料的显微硬度相对于原材有了明显的提高;同时,材料的显微硬度随着塑性应变的增大而增大,并且粗晶材料表现出更强的加工硬化行为。(2)对于成形能力,在准静态加载下,材料的极限成形深度随着晶粒尺寸的增大而降低;同时,随着加载力的增大,不同晶粒尺寸下的工件均发生韧性断裂破坏。而对于激光冲击动态加载,当激光能量达到2J时,工件以高应变率发生塑性形变,产生的晶粒细化、高位错密度、动态再结晶等微观组织结构的演化,将极大的提高材料的动态成形能力,使得成形件能够较好的贴合模具,并且未发生断裂破坏,表现出更好的成形能力。(3)通过数值模拟对准静态加载和激光冲击动态加载软模微弯曲成形进行研究。研究发现,随着模具特征尺寸的增大,工件成形深度逐渐增大。激光冲击动态加载软模微弯曲成形件的关键点的等效塑性应变、等效塑性应变率均随着模具特征尺寸的增大而减小,与准静态加载表现出相反的规律。(4)由于缺乏动态加载下,铜箔晶内晶界材料的本构模型,因此本文仅在准静态加载条件下,探讨晶粒尺寸、晶界强化行为对软模微成形行为的影响。本文通过Voronoi算法,分别构建了四种晶粒尺寸下,铜箔晶内晶界几何模型;基于位错密度模型分别建立了紫铜晶内晶界材料的本构模型。数值模拟结果表明:当N>1时,随着晶粒尺寸的增大,工件成形深度、表面粗糙度逐渐增大。本文的研究内容表明:在成形深度、形变均匀性以及显微硬度方面,激光动态加载微弯曲成形依然存在着与准静态微弯曲成形相似的尺寸效应;但是,激光冲击动态成形表现出更好的成形能力,为动态微成形工艺的实际应用提供了理论和试验指导。