模具性能的好坏是影响材料成形质量的关键因素之一,因此迫切需要研究能够提高板料成形质量的新方法。本文在充分了解激光毛化技术应用的国内外现状基础上,以数值优化结果结合摩擦学性能试验构建文章的主体,采用最优化方法对形貌的摩擦系数进行数值优化,并利用激光毛化形貌的摩擦试验对数值优化结果验证,从而达到优化激光毛化几何形貌参数的目的。研究内容主要体现在以下几个方面:首先,根据曲面零件畚斗的拉延成形的数值模拟,讨论了板料法兰面的流动摩擦阻力对成形性能的重要影响;同时还分析了拉延成型过程中模具表面不同区域的摩擦模型及激光毛化形貌的技术特征和作用机理,为激光毛化形貌分布优化研究提供了理论基础。其次,根据拉延成形过程中的摩擦模型,综合考虑来自微凸体相互接触时发生的粘着摩擦力、边界分子膜剪切力、犁沟力和润滑油剪切力,建立简单摩擦系数的数学模型。该数学模型表征了摩擦系数与几何参数(微凸体个数n、微凸体高度h、微凸体球冠半径R)的关系。用该数学模型函数作为最优化方法的极小值目标函数,微凸体按等距分布,以n、h、R作为变量,选择专家经验关系函数作为约束条件,采用混合罚函数迭代法求解约束多元变量的优化问题。结合实际情况穷举列出n取值,分别对应各个n,对变量h和R及其数学模型进行优化求解。最后,对激光毛化表面进行摩擦试验研究,选五个试样作为研究对象,基于上述优化结果,加工出试验所需的形貌,对试样进行摩擦性能试验,并将获得的试验结果与数值优化结果进行了对比,优化结果与试验结果基本吻合,说明数值优化结果的有效性,可将数值优化用于拉延模表面激光毛化形貌优化。研究结果表明:在工艺条件一定的情况下表面摩擦系数对拉延件的受力影响较大,在条件允许的前提下改变拉延模表面形貌对改善成形质量效果较好,通过数值优化证明了不同的激光毛化形貌参数获得不同的摩擦学性能,利用数值优化可以获得可靠的毛化形貌几何参数。根据所获得的参数在拉延模表面进行毛化,进而得到表面最佳拉延模表面分布的摩擦系数。