模具是先进制造业中重要的基础工艺装备,而切削加工技术是模具制造的关键技术之一,直接反映着模具的制造水平。由于结构特征和功能需求,大型覆盖件模具往往采用多硬度材料拼接而成;经再制造修复后的模具也会出现硬度变化的异质化材质。若采用单一硬度材料的加工工艺对此类变硬度材料进行切削加工,工件表面一致性、刀具寿命及切削速率将受到较大影响。为改善加工质量,降低生产成本,提高加工效率,开展考虑材料硬度变化对切削加工性能的影响研究,有一定的理论意义和实用价值。本文采用有限元仿真和试验相结合的方法,探究变硬度模具钢的切削性能,主要研究内容如下:(1)建立考虑犁削作用的拼接硬度Cr12MoV模具钢切削仿真模型;探究切削速度、进给量对切屑形貌的影响以及材料硬度对切削应力、切削温度、材料等效塑性应变、材料损伤的影响。利用矩阵分析法,以切削力突变值和材料去除率为考察指标,对切削参数进行多目标优化,并验证优化结果的正确性。(2)以Cr12MoV激光熔覆件为研究对象,从微观组织结构角度阐释材料的硬度分布规律;并基于此硬度分布,建立变硬度次摆线铣削仿真模型;采用单因素分析法,从切削热、切削力、残余应力方面研究材料硬度分布、切削速度、背吃刀量、进给量等参数对切削性能的影响规律,揭示变硬度材料的切削机理。(3)对Cr12MoV激光熔覆件进行铣削试验,对比分析基体区和熔覆区的切削振动性能、表面形貌以及表面粗糙度;探究切削速度和进给量分别对基体区和熔覆区粗糙度的影响规律;以工件表面一致性和切削效率为考察目标,对切削速度和进给量进行参数优化,并验证优化结果的正确性,为再制造切削加工的工艺制定提供参考和指导。