本论文选择研究较为广泛的AZ31镁合金作为研究对象,通过对杯形件径向-反向复合挤压工艺中径向挤压过程下不同的内腔结构(双锥通道、半圆通道、上半锥通道、下半锥通道以及平底通道),产生剪切变形锥形凸台的高度h(h=1mm、h=2mm、h=3mm)及角度?(?=45°、?=60°)以及不同高径比的坯料?(?=1、?=2、?=4)进行了有限元模拟并对模拟结果进行分析。确定了上半锥通道的内腔结构以及h=2mm、?=45°、?=4模具参数后,进行模具设计、成形载荷计算、成形实验;系统的对径向-反向复合挤压所得的杯形件的五个典型区域的微观组织形貌进行分析,得出此工艺在成形过程中的组织演化规律;对挤压成形杯形件的抗拉强度、硬度等力学性能进行测定;对杯形件的底部及侧壁部分进行了EBSD实验测试,分析了成形工艺对最终侧壁部分的织构弱化效果;针对该成形工艺存在的缺点与不足提出了差速挤压的新工艺。对于高强韧镁合金杯形件的生产具有一定的指导意义。研究表明:(1)上半锥通道模具内腔结构以及h=2mm,α=45°参数条件下的最大成形载荷,平均等效应变以及最大损伤值适中,变形较为均匀。随着锥形凸台高度增加,平均等效应变增大,变形逐渐不均匀,成形载荷逐渐增大。高径比λ=4条件下的成形载荷最小,符合凸模刚度的要求。(2)经过径向-反向复合挤压的杯形件侧壁屈服强度与延伸率仅为149.6MPa、17.3%。抗拉强度为285.3MPa,硬度为70.91HB,要比传统反挤压成形的杯形件高30%左右。但屈服强度与延伸率都有所下降。在微观组织中,侧壁部分的微观组织呈粗细晶粒交替分布的双模态。经过转角后,晶粒没有明显的择优取向,合金的漫散性增加,明显的强织构消失,织构强点消失,均匀分布于晶粒上,合金的织构得到弱化。(3)通过模拟所得压力值为1.48×106k N、上限法计算得压力值为1.93×106k N、实际成形实验中的测量压力值为1.63×106k N。对比三组测量值得出,模拟值要比实测值低,上限法值要高于实测值。模拟值的误差为8.67%,上限法的误差为18.4%。上限法计算得出杯形件侧壁口部的等效应变为2.933,在有限元模拟结果中该区域拾取的四点的等效应变平均值为2.895。两值较为接近,在一定程度上验证了应变计算公式的准确性。(4)在径向-反向复合挤压基础之上提出了新型的差速挤压的阶梯通道结构,此模具结构有效的增加了金属的受剪切力次数,明显增加了等效应变值,可能会机械破碎粗晶力,等效应变增加,动态再结晶增加。