随着电子工业及精密机械的飞速发展,金属薄板及箔材在电子工业、微机电系统、医疗以及新能源领域中的应用日渐广泛,微板料成形技术以其高生产率、低材料损失、产品力学性能优异和误差小等特点成为微型零件批量化生产的首选。但是,由于尺寸效应的存在,微板料成形在力学性能、成形特征等方面与宏观尺寸的板材有着很大的区别,传统宏观成形加工中成熟的工艺理论和技术不能直接应用于微成形工艺领域中,严重制约了微塑性成形制造产业的发展。因此,开展微板料成形数值模拟建模方法及其成形过程中回弹现象的尺寸效应研究,对促进微板料成形技术的发展是十分重要的。本文以T2纯铜薄板及铜箔为研究对象,通过单向微拉伸实验及材料微观组织观察,研究材料供应状态、热处理工艺及氧化膜等因素对材料力学性能及微成形尺寸效应的影响。对原始状态为轧制态的纯铜薄板及铜箔,分别与轧制流线成0°、45°和90°的方向取样进行单向微拉伸实验,实验研究表明,材料厚度相同情况下,随着材料取样方向与轧制方向成0°、45°、90°的改变,整体流动应力和延伸率都呈现下降趋势,即对于薄板金属,沿着轧制方向的力学性能要优于垂直于轧制方向的力学性能,并在材料厚度减薄,厚度方向上晶粒数量减少的情况下表现出随着材料厚度减小而变弱的尺寸效应；相同轧制方向取样的材料则表现出随着厚度减小,延伸率下降、屈强比大幅度上升的现象。对不同厚度为0.20mm、0.15mm、0.10mm、0.05mm和0.03mm的纯铜薄板及铜箔进行保护气氛下退火工艺,退火温度分别为400℃、500℃、600℃和700℃,观察不同温度退火后材料的金相组织并进行单向拉伸实验,实验结果表明,厚度不变时,流动应力随着晶粒尺寸增大而减小,但是同样退火温度下,不同厚度的材料表现出两种截然不同的尺寸效应：对于t>0.10mm的金属薄板及箔材,表现出“越小越弱”的现象；而对于t<0.10mm的箔材,则表现出“越小越强”的现象。针对越小越强的尺寸效应,有的文献提出了氧化膜强化的猜测,但未见具体研究的报道。本文通过分析几种制备纯铜表层Cu2O膜方法的优劣,提出采用不同加热温度的热氧化法和电沉积方法分别制备加厚氧化膜的纯铜试样,并对加厚氧化膜的试样和自然状态下的试样进行单向拉伸对比实验,研究氧化膜对材料力学性能的影响。实验结果证明,氧化钝化膜在微成形时对材料的力学性能具有显著影响。分析微板料成形内在机理,通过位错塞积理论、表面层理论和金属晶体塑性变形原理解释材料产生尺寸效应的内在原因。引入不同的尺度参数及比例参数,从不同的角度阐述表面层对晶界区域及晶界数量的影响继而对材料性能的影响,对适用于多晶体塑性变形的Hall-Petch公式进行修正,构建了考虑表面层影响的晶粒晶界模型；分析了纯铜箔表层氧化钝化膜影响材料性能的尺寸效应,引入表示氧化膜厚度影响材料性能的尺度参数,推导建立了氧化膜强化材料本构模型；根据晶粒形状和取向分布,将板料分析体划分为不同晶粒区域并单独赋予力学性能,建立考虑表面层及晶粒各向异性的区域化模型。通过微拉伸实验及实验数据的处理对上述建立的各种材料本构模型进行了验证。按照平均尺寸进行晶粒大小和形状的随机划分,利用本文建立的考虑表面层影响及晶粒各向异性的区域化模型,对不同位向的晶粒赋予不同的弹性性能和塑性性能,建立考虑表面层影响及晶粒各向异性的区域化有限元模型,采用动态显式与静态隐式算法相结合的方法模拟了T2纯铜箔微构件的弯曲成形过程及卸载回弹过程,并将细观建模的弯曲回弹规律与传统建模的方法进行对比分析,发现两种建模方法模拟弯曲回弹后,回弹角都随着材料厚度的减薄而增大,但采用细观建模方法模拟纯铜箔微弯曲回弹能更准确的表现出微成形的特点,即随着厚度减小,残余应力减小,回弹角增大的尺寸效应。对弯曲角区域不同晶粒位向进行组合,针对弯曲角区域晶粒随机分布、[111]位向、[110]位向、[100]位向四种不同情况模拟弯曲回弹过程并计算回弹角及成形力,研究了由晶粒取向不同导致的材料性能的各向异性现象；构建表面层影响材料性能的微弯曲模型及氧化膜强化材料性能的模拟模型,研究表面层影响材料性能的尺寸效应及氧化膜影响材料性能的尺寸效应；基于纯铜箔微构件的弯曲工艺模拟,研究包括材料厚度、相对厚度、晶粒取向、模具工作部分尺寸、弯曲角等影响回弹的因素并给出减小微弯曲回弹的措施。根据微弯曲成形工艺特点设计并加工L形单边微弯曲实验模具,通过改变坯料厚度、晶粒尺寸和弯曲角等进行纯铜薄板及铜箔的微弯曲实验。通过实验研究,获得了坯料厚度、晶粒尺寸和弯曲角等因素对微弯曲回弹的影响规律,将实验数据与模拟结果和理论计算值进行对比,实验获得的弯曲回弹规律与数值模拟结果一致,验证了所建立的理论模型和模拟结果的正确性。