模具被称为工业之母,是重要的基础工业。模具表面性能是决定模具使用性能和成形件质量的关键因素。研究发现,模具表面存在着最优摩擦分布,使得工件的成形性能最优。为此,本课题组提出采用凹体减摩形貌和凸体增摩形貌的复合织构,主动调控模具/工件界面的摩擦特性,规避工件成形缺陷。但是,现有研究并没有形成系统的模具表面织构优化设计制造方法体系,也缺乏织构对板料塑性成形微观机理影响规律的研究。因此,本文旨在探究复合织构在筒形件模具塑性成形中对工件材料流动的影响规律。本文主要研究内容如下。首先,对塑性成形过程进行物理和力学分析,并对筒形件这个典型拉深成形零件的各个区域进行应力应变分析,找出工件易失效的区域;通过对筒形件各区域摩擦特性的分析,找出模具表面对摩擦的关键敏感区域,利用表面织构优化模具表面的摩擦特性分布,从而规避成形件开裂、起皱等成形缺陷。其次,利用Dynaform模拟筒形件成形过程,仿真结果表明:模具表面摩擦系数对成形件的质量有很大影响,可以通过增大凸模摩擦系数或者减小凹模摩擦系数的方法,降低成形件发生起皱和开裂的风险。并且优化后拉深得到的筒形件底部区域应变更加均匀,在成形极限图中,拥有更大面积的环形安全区域。然后选取球冠状毛化织构和微凹坑织构,将其形状特征赋予模具表面,并对此复合织构模具成形过程进行模拟。结果发现,与无织构模具相比,复合织构拉深出筒形件的最大减薄率下降了约4.5%,最大增厚率也有所下降,应变分布更加均匀。模拟还发现,20%的织构密度可以使筒形件底部圆角区域的最大减薄率最小,而毛化织构类型对厚度影响不大。再次,分析了织构形貌的成形机理,发现毛化形貌的形成主要是由于Marangoni对流的作用,凹坑形貌则是由于材料被照射发生气化的结果。采用单因素轮换法,分析激光功率及脉宽对织构形貌尺寸的影响规律,发现毛化点类型、直径和凸起高度与激光功率和脉宽都密切相关,而凹坑形貌的深度和直径主要由激光脉宽决定,与功率的关系不大。最后,参照工艺试验结果,在模具表面摩擦敏感区域设置凹坑减摩、凸体增摩的复合织构形貌,开展织构和无织构模具拉深筒形件对比试验。试验发现,相较于无织构模具,复合织构模具拉深出的成形件在凸缘区和凸缘圆角区厚度分别减小了4%和2.2%,而在筒底圆角区和直壁区的厚度分别增加了约4.5%和2.5%,这与仿真结果保持一致。筒形件各个区域的径向应变变化也与厚度变化相似。通过对成形件微观组织的检测还发现,与凹坑织构接触的材料表面更为光滑,内部晶粒尺寸较大,其抵抗变形的能力较弱,受力易发生流动。而与毛化形貌接触的板料表面存在压印凹坑,其内部晶粒较细,说明其塑性变形抗力较大,受力不易流动。这也证实了凹坑形貌可以减小摩擦阻力,促进材料流动,而毛化形貌则增大摩擦阻力,阻碍材料流动。