汽车制造业飞速发展使得汽车普及到大众人群中，同时人们对汽车外观的要求也越来越高。汽车制造企业每年都会推出大量以美化外观为目的的新车型，在应对基础装备模具复杂表面凸曲面、凹曲面、多硬度拼接、沟槽、拐角时保证表面质量面临更大挑战。凸曲面多硬度拼接面是汽车覆盖件典型型面，在加工过程中由于材料硬度高、多硬度拼接等表面特征导致在拼接过缝处刀具载荷极不稳定刀具极易磨损，过缝处铣削力的突变对已加工表面质量造成影响。随着计算机技术的发展，利用有限元软件来模拟切削加工成为了一种重要的辅助方法。　　首先，针对球头铣刀铣削凸曲面建立刀具位姿系统，阐述了刀-工接触关系和切削层参数的特点，以及凸曲面曲率和前倾角对铣削过程中铣削力的影响机理，分析结果为凸曲面多硬度拼接铣削过程中铣削力的分析提供理论基础。使用仿真手段初步模拟了前倾角和曲率对铣削过程铣削力的影响。　　然后，本文基于大型有限元仿真软件ABAQUS/CAE6.14，通过准静态试验、霍普金森压杆试验拟合出的本构参数输入软件,结合有限元仿真关键技术建立了凸曲面多硬度拼接铣削过程三维有限元模型。在刀具复杂轨迹设置中，提出以幅值曲线来定义三维自由曲线轨迹。球头铣刀切削刃的网格局部细化、合适的迭代分析算法都是保证铣削过程模拟计算收敛的充分条件。对模型后处理，得到了凸曲面拼接模具铣削过程的应力场分布，并对上坡下坡拼接过缝处切削热的温度三维场进行分析。最后，在不同铣削参数下对凸曲面不同硬度拼接过缝处的铣削力突变影响进行仿真模拟。　　最后，在立式四轴加工中心上开展铣削实验，并用瑞士KISTLER(奇石乐)旋转测力仪来测量铣削力。铣削实验进行了不同参数下拼接过缝处铣削力突变值的测量，并对一个走刀路径下三个方向铣削力突变值进行分析。将仿真值与实验值进行对比，分析误差产生的原因。研究结果为凸曲面多硬度拼接铣削过程仿真模型建立提供基础，并为后续铣削参数的优化及刀具结构设计提供理论支持。