本发明公开一种多向挤压强变形模具,包括凹模、上模压头和侧压头,凹模具有凹模型腔,本发明还提供一种多向挤压强变形工艺,上模压头向下运动挤压坯料,然后利用四个相间隔的侧压头对坯料进行挤压,四个侧压头相抵接时停止运动,继续利用另外四个相间隔的侧压头对坯料进行挤压,直至四个侧压头相抵接,重复上述挤压步骤,直至完成变形。本发明通过上模压头及多个侧压头对坯料进行协同多向挤压,可以获得晶粒细化程度较高且分布均匀的优良组织,显著提高材料的综合性能。八个侧压头提供了八个加载方向的变形,既解决了传统工艺道次间需进行人工翻转的问题,又因本发明特殊的工艺设置提高了块体材料各部位组织细化的均匀性。