科创中国

       表面织构技术是采用特种加工方法，在需要加工的表面制备出按一定规则排列的微几何形貌。在冲压模具表面加工微织构可以改善模具表面的摩擦磨损性能，以提高模具寿命和工件成形质量。激光表面微织构技术是目前应用最广泛的表面微织构加工技术，其具有加工方便、加工效率高、精度高、加工对象范围广、织构几何尺寸和形貌可控制等优点。但如果设计出的表面微织构不合理，还可能起到负面作用。因此，表面微织构的优化设计是改善摩擦磨损性能的关键。在板料冲压成形过程中，成形模具与板料界面上的摩擦特性扮演着极其重要的角色，不同区域的摩擦特性对板料的成形性能有着截然不同的影响。首先通过计算机数值模拟仿真与试验研究相结合，探究模具表面增摩区域和减摩区域的分布对于成形件均匀性的影响，研究成形模具表面织构化的主动设计制造及其摩擦和成形机理，以指导新型高寿命模具的研发使用。

性能指标：

      成形性能：在研究的三个研究区域中，凹模圆角区的摩擦系数对板料成形的影响最大；表面织构能够改善板料成形性能，织构化模具成形件的减薄率和增厚率较无织构模具成形件都有所减小。

       耐磨性能：结合冲压实验，发现表面织构技术在模具中的应用，能够充分发挥织构储存磨屑、提高接触面承载力以及储存润滑油产生二次润滑等积极作用，降低模具表面的磨损。

成果亮点：

1. 论文发表情况：在国际高水平期刊发表了多篇相关论文。

2. 技术先进性：国际领先，尽管表面织构加工技术正在被应用于生产制造的各个方面，但应用在冲压成形模具凸凹零件表面织构的研究仍然不多，更未被应用于实际的生产制造当中。

       冲压加工是金属塑性加工的主要方法，模具生产技术水平的先进程度已成为衡量一个国家机械生产制造水平高低的重要指标。材料、模具和设备是冲压加工重要的组成部分，不管是国内还是国外都有一个共同认识:只有高水准的模具才能生产出高水准的产品。冲压模具的摩擦磨损性能是衡量模具使用寿命的重要标准，同时也是影响材料成形性能的关键因素之一。随着机械工业化产品的需求不断提高，冲压模具向着高精度、高生产效率、使用耐久值增加的方向发展，而目前广泛采用的提高模具表面耐磨性的方法难以满足模具的工作要求，表面织构技术为改善模具表面的摩擦磨损性能提供了新的可靠途径。

       随着市场经济和科学技术的不断发展，工业产品数量和种类的增多，工业产品升级换代非常快，各个企业之间竞争激烈，出现多品种，小批量生产的严峻挑战。据了解，美的电热电器制造有限公司主要冲压材料有铁铝复合板材、铝板、304不锈钢板材，废品产生的主要原因是铁屑拉伤、材料拉破以及复合板材料拉伸起皱、铝材起泡、材料拉伸麻点，据生产线制程巡检抽检异常信息反馈得知，铁基板拉伸后起泡不良率可达20%，铝板拉破起皱不良率可达70%。同样，作为顺德龙头企业之一的格兰仕家用电器有限公司，随着家电市场竞争的日趋激烈，完善产品的冲压工艺方案，降低模具生产制造的成本，提升冲压加工件的成形精度已迫在眉睫。

团队负责人陈平教授长期从事摩擦磨损与系统工程的研究，先后主持和参与国家自然科学基金项目3项，参与国家重点研发计划重点专项3项，主持中央高校基本科研业务费及其他项目共6项；近年发表学术论文30余篇，合作出版学术专著《摩擦学材料及表面工程》。团队骨干成员12人，其中35岁以下青年教师3人、博士研究生3人。其中，杨潍旭副教授主要从事表/界面接触与摩擦学的研究，主持中国博士后科学基金面上项目及中央高校基本科研业务费项目（人才）各一项，参与国家自然科学基金重点项目和面上项目各一项；乔小溪老师主要致力于机械摩擦学及表界面科学的研究，主持北京科技大学基本科研业务费，博士后基金各一项。骨干成员多年来一直围绕表面织构方面开展研究，从事相关技术研究和现场生产管控等工作，发表过多篇相关论文，并申报了多项相关专利。

技术优势：

随着汽车、电子电器等制造业快速发展及产品更新换代周期加快,先进多工位与多功能冲压模具,特别是大型高精、超高速冲压、超薄、超强和微细型零件成形冲压模具的市场需求将稳定增长。

目前，大多数提高模具表面耐磨性的方法都是通过提高模具表面的硬度（如选择高硬度材料）来实现的，但仅凭材料自身的性能，难以满足模具的工作要求，因此需要对模具表面进行强化处理。表面织构技术为改善模具表面的摩擦磨损性能提供了新的方法，为提升冲压模具使用寿命以及加工件成形精度提供必要信息、关键参数和重要基础数据。

经济效益分析：

表面织构技术能够改善模具表面的摩擦磨损性能提供了新的方法，为提升冲压模具使用寿命以及加工件成形精度提供必要信息、关键参数和重要基础数据。

合作方式：技术许可、合作开发

目前处于何种研发阶段：小试

样机：无

推广应用情况：该技术用于针对不同材料的冲压工艺进行相应的改善，如美的电热电器制造有限公司、格兰仕家用电器有限公司等的铁铝复合板材、铝板、不锈钢板材等材料，以生产出高水准的产品，有效地控制冲压生产线由模具造成的不良率在10%以下，减少生产成本。