表面形貌对模具的耐腐蚀性能、耐磨性能、抗疲劳性能有着严重的影响。本文的研究对象为Cr12MoV模具钢,淬火后硬度可达50~65HRC,属于典型的难加工材料,若单纯依靠实验的方法去研究表面形貌,不仅实验过程繁琐,而且成本极高。随着计算机仿真技术的发展,若能通过切削条件对表面形貌、表面粗糙度进行预测,将有利于控制模具已加工表面质量。基于以上问题本文围绕着凸曲面模具钢铣削加工表面形貌展开研究,主要研究内容如下:首先开展凸曲面模具钢铣削加工表面形貌仿真模型的研究。建立了球头铣刀刃线的数学模型,考虑了切削过程中刀具磨损对球头铣刀刃线模型的影响;建立了凸曲面模具工件模型,将凸曲面工件模型离散成点云,根据凸曲面工件的曲面特性,运用矢量运算法则及坐标变换原理,推导出球头铣刀运动轨迹方程,并在球头铣刀运动过程中考虑振动及刀具变形对走刀轨迹的影响,从而建立表面形貌仿真算法,实现了铣削表面形貌的预测。其次利用所建立的表面形貌仿真模型得到了不同进给速度、不同切削宽度、曲面不同位置、不同刀具磨损量及切削动态特性影响下的表面形貌仿真结果。进行了铣削实验,分析了表面形貌和表面粗糙度随切削条件的变化规律,与表面形貌仿真结果对比,验证了表面形貌仿真模型的有效性。再次,利用功率谱密度对凸曲面模具铣削加工表面形貌进行了分析,分析了不同进给速度、切削宽度、曲面位置已及刀具磨损量下形成的表面形貌的信号构成,直观的表现出表面形貌中各频率信号的分布及其在表面中所占的比重。揭示了铣削条件对表面形貌的影响规律,为表面形貌的评价提供理论依据。最后,基于MATLAB软件GUI模块,搭建了表面形貌仿真系统。该系统简化了仿真过程中的操作步骤,提高了表面形貌仿真的效率。本文建立了球头铣刀铣削淬硬钢模具过程中表面形貌预测模型,对于研究切削条件对表面形貌、表面粗糙度的影响有重要的指导意义。研究结果为加工过程中切削参数的优选提供了理论依据。