纯铜由于塑性好,密度和声速高,综合性能优良,是制造破甲弹药型罩的关键材料。药形罩的微观组织和力学性能对其形成射流或弹丸的侵彻性能和战斗部毁伤威力具有决定作用,多向压缩工艺被广泛用作细晶大尺寸坯料的制备,本文在此背景下,开展纯铜多向压缩变形行为及热处理微观组织演化研究,建立多道次本构模型并对多向锻造及热处理过程进行有限元模拟,利用晶体塑性有限元模型对多晶铜压缩织构演化进行预测分析,通过CA模型实现静态再结晶组织演化模拟预测。首先通过纯铜的室温多道次单向压缩与热处理试验,研究不同道次单向压缩后在不同热处理条件下的组织演化规律。然后通过多向锻造与热处理试验,研究了不同温度、时间、累计变形量以及变形道次对静态再结晶组织演化的影响。结果表明,塑性变形后热处理过程存在最佳的热处理温度与时间,随应变量和晶粒尺寸的不同存在不同的最佳热处理工艺参数,且变形道次增加会使得晶粒逐渐得到细化。通过试验分析纯铜多道次冷变形的流变行为和不同参数下热处理组织演化规律,基于位错理论和静态再结晶模型建立纯铜多向累积变形位错密度内变量本构,将所建本构导入Deform-3D软件,探究了热处理温度、时间对热处理时纯铜静态再结晶行为的影响。结果表明,位错密度分布与等效应变分布规律一致,再结晶首先发生在中心部位及四个尖角等组成的“X”形大变形区,与上下模具接触的端部中心部位再结晶程度最小。通过单向压缩和电子背散射试验,建立晶体塑性有限元模型,实现对材料塑性变形行为和织构演化的预测,并实现了晶体塑性有限元与元胞自动机之间的数据传递。将模拟结果中的位错密度和去向信息作为初始条件输入静态再结晶CA模型中,研究了不同变形量、热处理温度与时间下静态再结晶的演变规律,并对而二道次热处理后的组织进行预测。最后结合组织演变规律与多尺度手段对纯铜多向锻造过程的指导,对纯铜大尺寸坯料进行多向锻造与热处理试验。经验证,所制定的工艺参数可用于制备细晶且织构强度较弱的大尺寸坯料。