淬硬钢模具因其结构复杂、加工轨迹多变及局部硬度的差异,引起模具加工几何精度均一性较差,其物理力学性能具有各向异性。模具往往因表面局部疲劳裂纹的产生,进而导致整体失效,其原因在于淬硬钢模具的加工过程,比较重视结构完整性,未考虑模具结构几何特征对表面完整性的重要影响,同时有限元技术仅限于定曲率型面仿真分析,也限制了复杂型面模具表面完整性一致性研究。因此,本文主要研究了以下内容:首先,考虑了模具成型必要条件及影响因素,提出了模具铣削加工特征元素,并对其结构成分予以划分;基于逻辑运算法,解算了复杂型面特征点切削层体积;确立了模具曲面特征解析模型、切削层参数模型与曲面特征表面微单元解析模型,进而为研究热力特性及表面形貌变化规律提供理论依据。其次,应用有限元分析法,结合刀具加工轨迹的选择,解算了拼接淬硬钢、过渡圆弧、正弦变曲率型面的铣削过程,获得了模具结构几何特征对物理场的影响规律;以正弦型面模具为研究对象,借助单因素试验,验证了仿真的有效性;基于中心复合法,凭借淬硬钢铣削正交试验,进行了工艺参数的显著性分析,建立了工艺参数与热-力特性的映射模型,研究了交互作用下铣削力、铣削温度的变化规律。再次,基于切削层参数模型及热-力耦合理论,研究了模具“外部效应”(表面形貌、表面粗糙度)随工艺参数及结构几何特征的变化规律。依据曲面特征表面微单元解析模型,模拟了正弦型面模具三维形貌,通过与检测表面波纹度的对比,验证了预测模型的可靠性;应用弹塑性有限元模型,解算了残余应力分布规律,结合铣削过程热-力特性分析,基于位错理论、原子热运动能量理论,研究了模具“内部效应”(残余应力、表面变质层、冷作硬化层)形成机理,验证了工艺参数一致化选择。综合以上分析,应用基础数据组作为淬硬钢模具表面完整性的评价数据组,为淬硬钢模具工艺参数的选择提供理论依据。