模具的寿命是直接影响产品质量、加工效率和成本的重要因素之一。模具的磨损是模具与工件的接触造成的,由磨损导致的模具失效难以控制。在金属塑性成形过程中,模具形状直接限制了金属的流动情况,也直接影响了模具表面的磨损情况。对预成形形状/模具形状进行优化设计便成为控制产品质量、实现生产要求的必需且重要的方面。基于以上分析,本文在构建Archard磨损模型的基础上,使用有限元模拟软件对成形过程时模具的磨损情况进行研究分析。针对模具局部磨损过大、使用寿命低的情况,构建了等径磨损数学优化模型。本文以高工字型锻件锻造成形和铝棒材拉拔成形为例,分别对高工字型锻件的预成形形状和铝棒材拉拔模的模具压缩区形状设计了直线型、弧线型和四次曲线型。以等径磨损为目标函数,分别以设计的直线型的角度、弧线型的半径和四次曲线型拐点位置为设计变量,对三种预成形／模具形状进行优化设计。把有限元数值模拟得到的试验数据样本通过lstopt软件进行曲线拟合,得到了设计变量和目标函数的影响函数关系,并给出了数学表达式。通过优化计算出最优值,得到能够实现等径磨损的最佳模具形状。结果显示,基于三种最优预成形／模具形状设计的模具表面的最大磨损深度相比优化前模具的最大磨损深度都有较大程度的降低。通过三种设计形状优化后模腔的磨损曲线对比,可以看出四次曲线型预成形／模具形状设计的模具表面磨损最小且磨损分布均衡。本文构建了拉拔力、等径磨损的单目标函数及基于拉拔力和等径磨损的多目标函数,设计变量为表示模具形状的Nurbs曲线的型值点坐标。在对拉拔模具压缩区形状设计的基础上,构造了大量的模拟样本,以拉拔力和等径磨损为目标对拉拔模具形状进行优化设计。研究实现了对拉拔过程的合理设计,达到降低能耗和提高模具寿命的目的。