淬硬钢材料具有塑性低、延展率小、易形成较高表面质量的特点,使得其在模具生产中应用很广泛。传统大型淬硬钢模具多是通过整体铣削加工获得,其结构复杂且局部面上设有很多复杂结构,如沟槽、凸起等。为了减小加工和材料成本,通常将模具分块制造,再进行整体拼接。在实际大型汽车整体件模具生产中,多种硬度结构淬硬钢模具多通过焊接的方式进行拼接,不同硬度区和焊缝之间就形成了三明治夹层结构,由于不同部位的材料特性存在差异,如硬度差值大、焊接区材料与母体材料不同,使得模具的精密铣削加工十分困难。目前对于淬硬钢模具铣削的研究只是涉及单一硬度区域或者两个硬度区域直接相接的情况,没有考虑相邻硬度区之间夹层的影响。所以,研究带有硬度夹层的淬硬钢铣削过程有非常重要的理论价值和工程意义。本文的主要内容是:1、利用ANSYS对球头铣刀进行了模态分析,得到了其5阶固有频率和振型;通过锤击实验的方式对球头铣刀进行了模态实验,获得了模态参数识别稳态图,并分析得到了铣刀的实验模态频率和阻尼比;通过与仿真结果对比,确定了刀具的最佳悬伸长度,为接下来章节的铣削实验提供了参数依据。2、借助ABAQUS有限元软件,基于物理失效切屑分离准则、Johnson-Cook本构模型,建立了三明治结构淬硬钢的铣削数值分析模型,对三明治结构淬硬钢的铣削加工过程进行了数值模拟,通过改变仿真过程中的切削加工参数,获得了三明治结构淬硬钢的切削温度、切削力的分布,分析了工件硬度变化对切削力大小和温度的影响,并探究了刀具参数对铣削过程的影响。3、对三明治结构淬硬钢进行了铣削实验,研究了实验加工过程中工件过三明治结构夹层区时的铣削力、铣削振动、切屑形态以及其加工后表面质量:通过单因素实验方法探究了夹层区的铣削力与切削深度、主轴转速和进给速度的关系,并得到了一特定参数下的工件整个过程的铣削力,并与仿真结果做了对比,验证了仿真结果的准确性,同时利用粗糙度仪测量了工件加工后的表面粗糙度,分析了其与加工参数的关系;通过三因素三水平正交实验得出了各参数对铣削力影响的大小关系;最后对实验过程中各测点的振动信号从时域和频域范围内进行了分析。