汽车覆盖件模具是汽车生产制造中最重要的工艺装备之一,其设计制造周期约占汽车开发周期的2/3,极大的制约着汽车的上市时间。汽车覆盖件模具在其制造过程中,由于模具本身硬度较高,精度要求高,往往采用相对保守的工艺手段完成模具的生产,这必然导致加工效率和加工精度的降低。本文旨在针对汽车覆盖件模具在生产加工中的实际需求,以提高生产加工效率和加工精度为目标,面向模具铣削工艺过程,采用离线优化的手段分别从加工刀具、轨迹规划和工艺参数优化三个方面展开研究,具体研究内容包括:基于曲面特征的模具曲面区域划分研究。在对模具曲面数学描述和曲面的几何特性分析的基础上,根据型值点几何特征的不同对模具曲面进行粗分,利用K-means聚类算法和中垂线法实现模具曲面的细分和边界提取。为后续铣削刀具刃形优化和曲面铣削刀具轨迹规划提供了研究基础。基于刀具结构优化的模具曲面高效加工。分析了常规圆角端铣刀在模具曲面粗加工中的弊端,并在此基础上对圆角端铣刀结构进行了优化。定量的分析了新型圆角端铣刀与工件表面残留高度的几何关系,以及刀具结构参数对切削效果的影响。分析结果表明,新型圆角端铣刀的切削效果好于常规刀具。基于载荷控制的模具曲面加工刀具轨迹规划研究。建立了适用于模具曲面铣削加工的铣削力模型,并构建了曲面网格下的铣削力图谱。将曲面加工轨迹规划问题归集于旅行商问题(TSP问题),将铣削力的影响考虑到模具曲面加工轨迹规划中,实现了模具曲面加工过程载荷的有效控制。模具拐角特征加工铣削力预测研究。根据模具拐角铣削过程中刀具与工件的接触情况不同,将拐角铣削过程分为五个阶段,并建立了适用于不同阶段的拐角铣削瞬时切削厚度模型。基于Matlab方法的仿真对比分析结果表明,改进的瞬时切削厚度模型具有更高的精度。利用仿真和实验的手段对比了铣削力预测模型的结果,所建立的拐角铣削铣削力模型能够很好的预测拐角铣削过程中的铣削力变化。多约束下的拐角铣削进给参数优化研究。基于前述的拐角铣削瞬时切削厚度模型的建立,分别以相对体积、铣削合力和刀尖变形量为控制参数对拐角铣削进给参数进行优化。综合考虑加工效率和加工平稳性为目标,结合三个控制参数完成多约束下的拐角铣削进给参数优化,并将加床加速度限制考虑到优化过程中,以满足实际生产加工的要求。