石油是国家经济发展不可或缺的支柱性能源。目前石油的开采方式以机械采油为主,而有杆抽油泵是机械采油的主要手段。抽油泵柱塞作为有杆抽油泵的核心部件对抽油泵的使用寿命与工作效率起到关键作用。由于摩擦而引起的表面磨损是导致抽油泵柱塞失效的主要原因。同时,随着进入开采后期,抽油泵工作环境变得恶劣,原油中含砂量与含水量升高,这将加速缩短抽油泵柱塞使用寿命,降低泵效,制约油井产量。因此,设计并优化抽油泵柱塞表面,提高其摩擦性能已成为油田亟待解决的关键问题。而仿生非光滑理论为抽油泵柱塞减阻耐磨提供了新的设计思路。表面织构作为仿生非光滑设计的一种形式,已经被广泛应用于机械零部件表面,同时,相关学者已将仿生表面织构应用于抽油泵柱塞表面。基于此,文本围绕抽油泵柱塞表面织构的优化与摩擦特性展开研究。首先,本文概述了表面织构的减阻机理及其优化方法,提出了优化模型。根据柱塞与泵筒的运动特点对该运动副进行简化,建立了三维几何模型并设计出摩擦试样,为接下来的表面织构尺寸优化及其摩擦试验奠定基础。其次,本文为满足试验样件及柱塞实际加工需求,设计了一种可以加工平面和回转面的激光装置。根据实际加工需求,先后设计了机械结构、激光系统和控制系统。通过对打标卡的控制,实现光、机、电之间的信号传输,满足试样最终加工需求。随后,探究了激光加工工艺和加工路径对试样槽深与槽底形貌的影响。然后,基于正交试验优化方法,以仿生六边形结构参数(单元体间距、对角边长、夹角角度、横纵比)做为试验因素,以摩擦因数作为衡量指标,设计了两个不同方向的摩擦试验,并运用极差分析得出六边形结构参数对摩擦因数影响的主要因素,进一步对得到的主要因素设计回归试验,分析其对摩擦因数的影响趋势,然后根据试验结果建立关于仿生六边形结构参数与摩擦因数关系的回归方程,通过回归方程得到的三维曲面可以看出六边形夹角角度和横纵比对摩擦因数的影响有明显的交互作用。优化后的六边形织构,在横纵比为2、夹角角度为105°时具有良好的减阻效果。最后,运用仿真软件对表面织构优化设计中的试件进行有限元仿真模拟,研究不同织构形态表面等效应力的分布情况,然后将带有仿生六边形试件的等效应力与光滑试件进行对比,为进一步揭示仿生六边形织构的减阻耐磨机理提供依据。