轴套件因其工作机械性能要求与大批量生产需求常采用冷挤压加工获得,但冷挤压模具表面与坯料之间存在的巨大摩擦作用对工件表面质量与模具工作寿命有着重要影响。因此,研究冷挤压成形中摩擦磨损问题及其改善控制方法具有重要理论意义与工程应用价值。本文着重从关键成形工艺参数优化与新型表面润滑技术发展这两方面出发,探究不同成形工艺参数对工件表面质量、成形载荷与模具磨损的影响变化规律,制定有效润滑工艺来降低摩擦影响,以利于提高冷挤压件质量与模具寿命。具体研究工作如下:1.首先进行冷挤压变形程度分析,获取冷挤压成形可行性方案,即正挤压预成形与镦挤终成形两步工序组合。接着以变形程度较大的金属棒料正挤压成形作为摩擦磨损研究对象,运用DEFORM-3D软件建立正挤压有限元模型,分析挤压速度、模具硬度、摩擦系数这三个核心成形工艺参数对挤压件表面损伤因子、成形载荷与模具磨损深度的影响,再者深入考察工件与模具之间不同接触表面摩擦区域上损伤因子、磨损深度的变化规律。2.对于冷挤压加工中严峻的摩擦磨损现象,以关键成形工艺参数(挤压速度、模具硬度、摩擦系数)作为优化变量,应用响应面方法构建二阶响应面模型和有限元数值模拟技术对轴套件正挤压成形工艺参数进行多目标协同优化,以期获取损伤因子、成形载荷与磨损深度的平衡。结果表明:模型预测精度高,能很好说明目标函数关于设计变量的响应;取得最优工艺参数组合,即挤压速度为165 mm/s,模具硬度为62 HRC,摩擦系数为0.05。优化后的工艺参数组合能生产获得表面质量好的轴套冷挤压件,并能有效降低成形载荷,减小模具磨损,提高生产效率,带来经济效益。3.制备一种兼有节能环保与优良润滑的水基高分子复合润滑液及其涂覆成膜工艺,通过浸涂高分子复合润滑液的方法在低碳钢试样表面形成稳固涂层。采用球—盘摩擦试验与表面微观形貌观察的方法考察了高分子复合润滑涂层、磷皂化膜、无润滑处理这3种不同处理条件下的表面摩擦学性能。结果表明:高分子复合润滑涂层具有与磷皂化膜相接近的润滑减摩特性,摩擦系数与干摩擦相比分别减小67.33%、68.79%,对摩初期5 min内前者略低2.1%,且减摩性能都较稳定,而高分子复合润滑涂层作用的表面磨损程度最小,主要表现为轻微磨粒磨损。最后,通过轴套件的实际冷挤压涂覆试制与各工序挤压件表面形貌观察结果,表明工件表面质量取得显著改善,成形载荷更小。所以,采用涂覆成膜工艺在试样表面形成高分子复合润滑涂层,可显著提高低碳钢表面摩擦磨损性能。