挤压铸造设备是实现挤压铸造技术的重要平台,压射机构是挤压铸造装备的核心部件。挤压铸造工艺过程中压射机构在交变的热、机械载荷作用下,冲头和压室的配合间隙值会发生改变,使冲头和压室间的摩擦变得复杂,不利于冲头和压室间的相对运动,甚至造成咬合卡死,严重影响压射工艺和压射机构使用寿命。目前的研究中较少定量地研究压室和冲头间的摩擦对压射过程动态配合状态的影响,因此本文对此进行了数值模拟与试验研究,为压射机构的设计提供一定的理论依据。本文首先建立了摩擦副间的润滑油膜数值计算模型,在美孚齿轮油润滑条件下,计算出压室-冲头在不同间隙值下的载荷力以及润滑油膜压力分布曲线。根据润滑油膜数值计算模型的结果,在MM-2000环-块摩擦试验机上进行摩擦试验,研究载荷力和润滑剂对压室与冲头之间摩擦性能的影响,并对摩擦系数的计算结果和试验值进行了对比验证。试验结果表明,在定载荷下冲头润滑油具有较好的润滑性能;在美孚齿轮油润滑下,随着载荷的增大摩擦副间形成了良好的润滑油膜;而且试验值和数值计算值间的误差保持在10%之内,可说明数值计算模型与试验方案的合理性。在是否考虑摩擦作用条件下,利用压射机构试验装置对两种不同模型进行成形试验,对相关位置的温度和变形进行实时测量;然后使用铸造模拟软件Pro CAST,引入此前的摩擦副试验结果,根据工艺试验条件进行数值模拟计算,将温度和变形的模拟值和试验值进行对比,可知摩擦耦合模型的模拟结果与试验值间的误差为12%,而通用模型与试验值的误差为20%,表明摩擦耦合模型的准确性和有效性。将摩擦耦合数学模型运用到2500 k N挤压铸造设备压射机构的动态配合研究中,研究压室与冲头间的摩擦对其动态配合间隙的影响。模拟结果表明在考虑摩擦的条件下压射机构的间隙值为0.075mm,而无摩擦条件下的间隙值为0.08mm,主要因为摩擦对冲头的变形速率的影响大于压室的变形速率,使摩擦耦合模型下的间隙值较小;最后对冲头和压室间四种不同的初始配合间隙值进行数值模拟,分析了不同的初始间隙值对压射机构压射行为的影响,模拟结果表明2500k N挤压铸造设备中压室内径为63mm、壁厚为32mm的压射机构的初始配合间隙的设计值在0.12mm和0.13mm之间较为合理。