作为一种新兴多学科交叉的微型零件制造技术,微成形自出现以来就因其具有诸多优点而受到广泛关注,并已用于部分微型零件的制造。然而,由于微小尺度下一系列尺度效应现象的出现,导致了传统塑性成形理论和工艺、模具及设备等相关理论和知识不能直接用于微成形领域,限制了微成形技术的发展与广泛应用。因此,对微成形中各种尺度效应现象的深入理解与研究就成了微成形技术发展的关键。　　 本文在对微成形及各种尺度效应现象研究现状和发展趋势详细分析基础上,对微成形中的尺度效应现象进行了以下几方面的研究:　　 基于多晶体流动应力位错塞积模型及表面层模型,建立了考虑晶粒位置影响的多晶体流动应力模型,给出了连续变化的坯料流动应力分布表达式:提出了自由表面影响区域的概念,并建立了自由表面影响区域与晶粒尺寸、坯料尺寸的关系；提出了尺度效应因子的概念,并具体给出了圆截面坯料和板料的尺度效应因子表达式；建立了连续变化的坯料流动应力与晶粒尺寸、坯料尺寸及形状的关系式。通过本文所建模型及表达式,实现了对流动应力下降尺度效应的定量描述与预测,为微成形工艺中对此类尺度效应的控制提供了相关理论依据。在此基础上,本文还对自由表面影响区域、流动应力下降尺度效应及坯料流动应力与晶粒尺寸、坯料尺寸及形状的关系进行了讨论与预测,指出当坯料尺寸约为四个晶粒直径时,坯料流动应力下降幅度最大,流动应力下降尺度效应现象最明显。　　 基于多晶体流动应力位错塞积模型及表面层模型,通过引入描述晶粒尺寸和取向的随机变量,建立了考虑晶粒尺寸、取向及位置影响,具有随机波动特点的多晶体流动应力模型；建立了包含上述随机因素的坯料流动应力表达式,并给出了坯料流动应力变异系数与坯料平均流动应力、平均晶粒直径及分布、平均晶粒取向及分布、坯料尺寸及形状的关系式。通过本文所建模型及表达式,实现了对流动应力波动尺度效应的定量描述与预测,为微成形工艺中对此类尺度效应的控制提供了相关理论依据。在此基础上,本文还对流动应力波动尺度效应及坯料流动应力变异系数与晶粒平均直径及分布、平均晶粒取向及分布、坯料尺寸及形状的关系进行了讨论。　　 通过不同晶粒尺寸微型铜圆柱体坯料镦粗实验,对材料非均匀流动尺度效应进行了研究,发现微小尺度下材料呈现出明显非均匀流动特点,且材料流动的非均匀性随晶粒尺寸及应变量的增大而增大;通过不同晶粒尺寸及横截面尺寸试件拉伸实验,对塑性下降尺度效应进行了研究,发现随着晶粒尺寸的增大及试件尺寸的减小,材料延伸率逐渐降低；随着试件横截面晶粒个数的减少,材料延伸率的随机性逐渐增大。　　 设计、制造了微型镦挤模具,用具有不同晶粒尺寸微型铜圆柱体坯料进行了微型镦挤复合成形实验,对微成形工艺及模具设计进行了初步探索,给出了成形过程中材料流动及凸模压力变化特点；比较不同晶粒尺寸坯料成形时的凸模压力发现晶粒尺寸对本研究中的微型镦挤成形工艺各个阶段成形力变化特点没有明显影响。　　 基于率相关晶体塑性本构关系及Taylor多晶体模型,以通用有限元软件MARC为平台,开发了晶体塑性有限元模拟程序,对晶体塑性有限元理论用于微成形尺度效应模拟研究的可行性进行了验证,并对尺度效应现象进行了模拟研究。研究发现,晶体塑性有限元模拟结果能够较为真实地反映微小尺度材料受力和变形情况,可以在一定程度上解释和描述尺度效应现象。