摩擦磨损一直制约着全球工业的可持续发展,是能源危机的一个重要源头。其中航空航天设备、农业设备、轨道交通、船舶、能源化工装置、冶金机械、汽车工业是摩擦磨损的重点领域,汽车工业所占比例最大。缸孔-活塞环是内燃机中最重要的摩擦副,其对内燃机节能减排的影响极其关键,缸孔激光表面微织构技术是实现内燃机节能减排的先进表面技术之一。缸孔激光微织构技术所涉及的润滑理论研究成果丰富,各种台架试验结果已经表明其润滑减摩的效果显著。但是,激光与物质相互作用机理和表面织构改善机械效率的机理缺少系统微观层面阐述;分区异化设计准则和单脉冲同点间隔多次工艺的产业化应用都还需要进一步完善;相关的缸孔激光微织构产业化加工专机有待在样机的基础上不断改进;激光微织构缸孔的产业化一体式在线检测设备有待开发;产业化加工过程和加工设备的稳定性和可靠性缺乏评估考核体系;产业化过程中开发的新型激光微织构发动机需要相匹配的智能市场推广平台。本文即针对上述一些关键问题研究,主要内容如下:首先,详细分析了激光与物质的作用机理及过程,由此划分确定微凹腔结构的热影响区、边缘硬化区及中心加工区;针对缸孔激光微织构技术提出分区异化思想,对比分析单脉冲同点间隔多次技术的优势和影响因素。然后论证了数控机械珩磨工艺的必要性,并通过工艺试验,确定前道镜面工艺的评定参数、范围,以及后处理抛光工艺的参数和具体工时。其次,选取某款四缸汽油机为研究对象,确定产业化整体规划设备布局,开展产业化激光微织构装备和数控机械珩磨装备的研制。以光学、机械、电气、控制四个主要模块为基础,系统集成激光微织构装备。剖析方波信号的产生、信号匹配和脉冲重叠之间的关系,提出实现光学、机械与控制三位一体的联动协调控制方法。以机械、液压、辅助、控制四个关键模块为基础,系统集成数控机械珩磨装备,采用德国BECKOFF系统,实现手动、半自动、自动不同模式的控制加工。再次,通过测量分析缸孔激光微织构加工表面质量问题,提出新型表面微织构形貌的测量原理,并据此设计了一体式在线检测装置。测量装置主要包括运动控制、定位夹紧及测量三个部分。通过LabVIEW对数据进行显示、处理和分析,利用Matlab提取测量结果的特征轮廓,实现轮廓曲线中的二维点数值的三维重现,形成拟合的曲面,最终获取微织构三维形貌,并且通过测量实验,验证了新型测量系统的准确性和快速性。从次,基于加工质量固有和非固有波动的特征,需要强化加工过程的质量策划、质量保证、质量控制。本文系统介绍了质量体系的组成和基本理论,针对加工系统,将激光微织构装备和数控机械珩磨装备作为一个整体,进行机器能力和过程能力评估;对于测量系统,根据产品测量的参数运算相关评估指数,独立分析其相关质量性能。评估结果符合基本理论要求,产业化生产的稳定性得到保证。最后,为加快激光微织构技术在汽车发动机行业的产业化进程,构建市场化的推广平台,作为连接企业与客户的重要纽带,是实现大规模产业化的关键举措。本文以横向维度、纵向维度和综合评价三个模块为基础,以建立多样化、定制化、智能化的产业链为目标,开发了一套基于eCATALOGsolutions的推广应用平台体系,用于满足市场需求。