高速铣削加工技术在航空航天制造业和模具产业中得到广泛应用,铣削形貌表面状态会对工件的服役性能以及使用寿命造成重要影响。依据自然界某些生物体表具备减磨、抗阻和润滑等特性,参照生物体表的形貌参数,借助各种机械加工手段制备的功能表面在实际工程中得到了广泛的应用。本文对自然界存在的仿生非光滑体表进行了显微观测,重点研究不同排列方式的仿生非光滑单元体对工件磨损性能的影响,借助有限元分析技术获得最优耐磨形貌,通过等效连续冲压仿真对模具磨损的全过程变化规律进行了描述,所得结论对耐磨模具设计和实际工程应用具有重要的指导意义,主要工作如下:首先,基于仿生学对不同生物非光滑耐磨体表的案例进行研究与分析,综合凹坑形貌具备优良的耐磨性能与铣削形貌之间的关系,确定以蜣螂为研究对象;采用超景显微观测手段对蜣螂的体表形貌进行了探究,在铣削形貌成形机理的分析基础之上,将仿生非光滑单元体与铣削形貌进行有效的结合,提出了典型的仿生形貌。其次,依据蜣螂微观单元尺寸优选了不同铣削参数范围域并建立仿真模型,借助有限元分析手段,以磨损深度、温度、应变和应力为指标,对不同纹理角度形貌的耐磨性能进行研究,得出最佳耐磨纹理角度和最优形貌铣削参数。之后,参照实际工况对冲压力、冲压间隙和冲压行程进行了计算,确定了模具设计的关键尺寸,采用U形弯曲成形实验,对模具应力集中和磨损最大处的关键位置进行提取,借助超景深对模具磨损变化过程进行了观测,通过扫描电镜对模具服役前后微孔洞的变化进行了分析,阐明了模具磨损的内在原因与机理。最后,采用单次冲压仿真对冲压载荷进行了研究,依据凹模受力情况,将冲压模具磨损的关键部位进行了等效替代;分析不同磨损高度下负载面积的变化情况,将磨损过程有效划分成三个阶段,借助等效模型探讨不同磨损深度下模具磨损的变化规律,建立连续冲压全过程中冲压次数与磨损深度的映射关系模型,为高耐磨模具的设计与制备提供了理论依据。