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P20预硬型塑料模具钢具有较高的热强度和硬度、较好的金属切削性、高的耐磨性和韧性、以及良好的耐热疲劳性能，被广泛应用于注塑模具。注塑模具存在着型腔数控加工，型腔工件的数控加工难度大、耗时多，加工时间占到模具制造总工期的30％~50%左右。如何通过工艺优化来缩短模具制造的生产周期，提高加工模具的效率、降低模具的制造成本是一个非常有价值的问题。本文结合企业的生产实际针对P20模具钢型腔铣削加工工艺参数进行优化研究，旨在提高产品质量的同时降低成本。 本研究主要内容包括：⑴采用摩擦磨损试验的方式，研究了23Al O陶瓷、34Si N陶瓷、YG8硬质合金三种刀具材料在干摩擦条件下的摩擦磨损特性。针对铣削加工的特点设计研究了Al2O3陶瓷、Al2O3增韧陶瓷和YG8硬质合金材料刀具的冲击特性。结果表明：Al2O3增韧陶瓷刀具具有与YG8硬质合金相当的耐铣削冲击能力。结合摩擦磨损实验，本文重点研究与探索Al2O3增韧陶瓷刀具的铣削加工P20钢工艺参数优化问题，旨在突破现有铣削刀具选用的局限。⑵研究了铣削参数对表面粗糙度的影响。采用正交试验法，通过多元线性回归分析方法建立表面粗糙度预测模型，结合铣削加工试验数据作极差分析和方差分析。通过正交试验数据，基于回归分析方法建立了P20模具钢表面粗糙度预测模型，并对表面粗糙度预测模型进行了显著性检验和验证。⑶利用Deform-3D软件，建立了球头铣刀三维铣削有限元模型，模拟了铣削加工过程，分析了铣削过程中铣削参数对铣削力影响与变化规律；通过将有限元模拟仿真与实际铣削试验得到的铣削力进行对比，模拟值和试验值切削力峰值的平均值相对误差较小。采用数值仿真的方法可以再现切削过程中的物理变化，验证了该有限元模型的合理性和有效性。通过切削力仿真模拟数据建立了铣削力预测模型。⑷对型腔铣削加工参数进行了优化研究。以铣削速度、铣削深度、每齿进给量、铣削宽度为设计变量，以最高生产效率和最低加工成本为目标函数，将最大切削力，主轴扭矩和机床功率，每齿进给量，切削速度，加工余量等参数作为约束条件，分别构建了粗加工、精加工的多目标优化参数优化模型及相应粒子群优化算法。⑸通过一个应用实例对所建立的优化模型、粒子群优化算法进行试验验证。结果表明：与传统经验铣削加工相比，按优化后的铣削参数加工节省了加工时间，降低了生产成本。同时验证了Al2O3增韧陶瓷刀具可用于铣削加工，为拓展铣削加工刀具选择提供了理论基础。