热锻模服役环境恶劣，易出现塑性变形与磨损等失效，使用寿命低。基于热锻模的空间热力载荷合理配置模具覆层材料及结构的思路而构造多层金属热锻模，可以缓解热锻模的热应力，有效延长其服役寿命。本文着眼于多层金属热锻模的设计方法，建立了多层金属热锻模热-机载荷计算的理论公式并加以验证。研究成果能为多层金属热锻模的整体设计、覆层材料的选用及制备提供重要参考。　　在本文的研究中，首先，基于功能梯度材料板及均质热锻模热-机载荷计算与分析理论，初步建立了多金属热锻模热-机载荷理论计算公式；然后，通过MATLAB并利用该公式获得了研究对象的温度及应力的解析值；利用ABAQUS有限元模拟分析获得相应的模拟值并将其作为参考；通过实验测试，获得温度及热应变的实测值；将解析值与模拟值及实测值综合对比分析，对该理论计算的准确性进行了验证；最后，研究了利用该公式对模具温度变化及最大热应力进行推测的可行性及有效性。　　初步验证了多金属热锻模热-机载荷理论计算公式的准确性：解析值与实测值及模拟值的变化趋势基本一致；解析解与实测值及模拟值相比，存在一定的差异：温度的解析值与模拟值的绝对误差不超过40℃，相对误差均在7％以内；温度的解析值与实测值的绝对误差不超过50℃，相对误差均在15%以内；热应力的解析解与模拟值的误差略大，约在70MPa左右，二者的相对误差约为30%，但在工程计算中，能够利用更为准确的热物性参数原始数值进行计算来降低误差；热应变实测值比模拟值略高，相对误差均在5%以内，且二者的变化趋势一致，表明了模拟结果的准确性；综合等效应力的解析解与模拟值的绝对误差约为170MPa，相对误差约为25%，但模具A测点的解析值仅比模具B的高10MPa，与二者模拟值的差值一致。三者综合比较的结果表明：在工程计算中，解析解具备一定的可信赖性。所得结果初步验证了多金属热锻模热-机载荷理论计算公式的准确性。　　运用理论计算公式，以ABAQUS模拟结果为参考，对多金属热锻模温度变化及最大热应力进行了推测：温度变化的推测结果与模拟结果相吻合，绝对误差不超过40℃，相对误差在7%以内；最大热应力的推测结果与模拟结果的绝对误差约为60MPa，相对误差约为24%，可通过提高热物性参数原始数值的准确性来提高计算结果的准确性。所得结果表明：运用多层金属热锻模热-机载荷计算公式，即以数学解析解为指导，设计多层金属热锻模是可行的。