金属塑性成形具有高质量、高精度、高效率的优点，在汽车、机械、航天、航空等领域应用广泛，随着科学技术的快速发展，产品需求日趋多样化、复杂化，给塑性成形技术带来新的挑战。预成形设计作为锻造工艺设计中重要组成部分，可有效解决复杂零件的成形问题，目前对预成形设计的研究大多围绕结构简单的零件展开，学者们提出的设计方法也只局限于特定形状的锻件，因此预成形设计的研究还需进一步深入。首先分析了Z形零件的结构特点及成形工艺，总结出该种零件在工艺设计中的要点并提出相应的解决措施，为后续研究做铺垫。然后研究了类等势场法在挤压和弯曲变形中的应用，通过对齿轮坯的预成形设计的研究发现，该方法可以快速有效地构建预锻件的轮廓形状，对挤压件的预成形设计效果明显，但是应用该方法描述弯曲变形行为时发现，类等势场法将弯曲变形当做挤压变形方式来分析，造成中间变形状态的失真，说明该方法不适用于弯曲变形。结构复杂的Z形零件在成形中同时伴随着弯曲和挤压变形，弯曲变形的存在限制了类等势场法在Z形零件预锻件设计中的应用，针对上述不足，本文提出分块法和弯曲段降压法两种改进方案扩大了类等势场法的应用范围，将其成功应用于Z形零件的预锻件设计中，并通过数值模拟证实了方案的可行性。本文同时研究了Z形零件的成形工艺及类等势场法在预成形设计中的应用，确定了Z形零件的一般成形工艺流程。其研究成果可为Z形零件精锻成形研究及应用提供指导和参考。