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基於特征的刀具“形-性-用”一體化設計方法

2017-2-17 來源：哈爾濱理工大學作者：劉獻禮計偉範夢超（chāo）王昌紅

摘要：刀（dāo）具作為機床的“牙齒”，在（zài）金屬切削中非常重要（yào），目前專用化是刀具發展的一個主要趨勢，挑戰刀具設計的靈活性和（hé）準確性。為（wéi）了實現（xiàn）這一目標，提出了刀具“形-性（xìng）-用”一體化設計方法，它以加工需求為驅（qū）動，利用切削過程中涉及的（de）理論(幾何約束、切削力（lì）作用、切削層作用機理、刀具強度理論、高溫材料學屬性以及（jí）化學（xué）反應關係等)，並通過刀具設計特征，將刀具的形狀、性能和使用結合起來（lái），進而實現針對（duì）加工需求的專用（yòng）刀具設計，以及相應的加工條件和（hé）切削參數等的確定。然後建立了刀具“形-性（xìng）-用”一體化設計方法係統框架，並開發了其軟件平台。最後采用示例分析，展示本方法的刀具參（cān）數優化過程和刀具建模過程，進（jìn）而證明本方法的可行性。刀具“形（xíng）-性-用”一體化設計方法為刀具專（zhuān）用化發展提供一種新方法和新思路。

關鍵詞：刀具設計；刀具形狀；刀具性能；刀具使用；刀具設計特征

0.前言

全（quán）球製造業的主要（yào）特點是：產品更新換代的速度不斷提高，產品的種類增加，單件的批量降低，因此當前批生產模式漸漸地不能適應當前的（de）製造業的發展趨（qū）勢（shì）。在刀具行業中，刀具的“專用化（huà）”方向是改善（shàn）刀具性能的一個重要方向，專用化程度提高必然引起刀具種類增加批量（liàng）降低，因此挑戰刀具設計與製造的精準性、靈活性和適（shì）應性。目（mù）前刀具（jù）設計方法主要有（yǒu）基於理（lǐ）論刀具設計、依靠（kào）經驗的刀具設計及計算機輔助刀具設（shè）計。基於理論的刀具設計方法是通過（guò）切削過程的理論計算而得到最佳刀具參數，金屬切削原理[1]為刀具設計提（tí）供了基本的理（lǐ）論指導。師漢民等[2-3]提出金屬切削中的“最小能量耗散原理”，為現代切削加工中複（fù）雜現象（xiàng）的解釋（shì）、建模、預測和優化提供了理論基礎；並提出以“單元刀具非（fēi）線性綜合法”的方法來建立複雜刀（dāo）具的（de）切削模型，得出了消除排屑幹（gàn）涉、實現（xiàn）自（zì）由切削的充要條件。劉傑華[4]提出刀（dāo）具精準設（shè）計方法，進行了多種刀具的精確設計與計算。許多學者[5-7]建立了刀（dāo）具的數學模型。理論方法以計算為基礎，可（kě）以降低試驗消耗，但是（shì）由於切削過程中存在大量現有理論無（wú）法描述的現象，因此達到較高準確性難度較（jiào）大，還不能滿足現代刀具設計需求。

依靠經驗和試驗的刀（dāo）具設計方法（fǎ）主要根據刀具磨損、刀具破損及刀具耐用度等基本規律和經驗[1,8-9]，針對一個（gè）或幾個目標進行刀具材料選擇和刀具幾何參數的初步選擇，並且進行大量的刀具材料選取試驗和刀具參數優化試驗[10-11]，通過分析試驗結果選出最優的（de）刀具（jù）參數。這種方法具（jù）有一定的準確性，是目前刀具（jù）廠家最常用的方法。但是它（tā）對（duì）於新型工件材料具有盲目性；不（bú）能完全地考慮到刀（dāo）具使用過程中的每（měi）個因素；並且易受到試驗機床等加工環境的（de）影響，具有不確（què）定（dìng）性。

計算機輔助（zhù）刀具設計是將計算機、數據庫及軟件等技術應用在刀（dāo）具設計中。刀具設計專家係統是較早的形式（shì），即（jí）將刀具設計CAD 與（yǔ）專家（jiā）係統結合，形成智能化的CAD 設計係統[12]。有學者將數控自動編程語（yǔ）言應用到刀具設計中，保留了作圖直觀性，又可以發揮計算（suàn）機（jī）所達到的精確性[13]。有（yǒu）限元（yuán）分析軟件在刀具（jù）設計中的（de）應用越來越多，縮短了刀具設計的周期（qī）[14-16]；刀具參數化設（shè）計可以自動建模，很大程度上提高刀具（jù）設計的效率（lǜ）[17]。計算機輔助設計的應用（yòng）較為廣泛，並且刀具廠家都（dōu）有軟件係統，主（zhǔ）要用於刀（dāo）具建模。而專家係統應對新工件材料的能力有限，有限元仿真的準確性（xìng）較低直接限製刀具設（shè）計質（zhì）量。

綜合分析以上三種刀（dāo）具設計方法，發現目前刀具設計方法的不足主要體現在：刀具設計過程與切削工藝（yì）優化過程是分離的，這樣就忽（hū）略（luè）了刀具、切削條件及刀具切削性能共同對加工的影響。因此，針對以上不足，本文提出刀具“形狀-性（xìng）能-使用”(“形-性-用”)一體化設計方法，並從以下方麵進行展開：首先回顧刀具設計的相關研（yán）究（jiū）；通過（guò）分析“形”、“性”、“用”之間的關係（xì），提出刀（dāo）具設計（jì）特征以及（jí）刀具“形-性（xìng）-用（yòng）”一體化設計方法；並在此基礎上構建刀具設計方法係統框架（jià），並開發係統軟件，並示例（lì）分析刀具設計過（guò）程；最後總結本文研究貢獻及將來的研（yán）究（jiū）計劃（huá）。

1.刀具“形-性（xìng）-用”一體化設計方法

刀具“形-性-用”一體（tǐ）化設計方法就是綜合考慮刀具“形（xíng）”、“性”、“用”及其關聯（lián），因此需明確它們的關鍵因素及其關聯。

1.1 刀具“形（xíng）”、“性”和“用”的關鍵因素

圖（tú）1 為刀具“形”、“性”、“用”的因素（sù）及其關聯。刀具用（yòng）戶主要關注加工質量、加工效率和加工成（chéng）本；刀具廠（chǎng）家為提高刀具性能，主要關（guān）注刀具本身，例如，刀具幾何、材料、匹配性和製（zhì）造質（zhì）量，並為其提高服務（wù）水平而關注切削參數、切（qiē）削條件及（jí）刀具使用姿態。目前，刀具（jù）廠家刀具設計主要依靠（kào）設計（jì）人員的經驗進行刀具設計，然後利用切削試驗驗證，而不（bú）重視刀具設計（jì）中刀具“形”、“性（xìng）”和“用”三者的關聯。

圖1 刀具“形”、“性”、“用”之間的關係

(1) 刀具（jù）“形（xíng）”。

刀具“形”是刀具自身特征，包括：① 刀具幾何包括刀具的幾何參數，刀具的（de）外（wài）觀尺寸、切削角度、刃口形式及（jí）參數等；② 刀具材料是與工（gōng）件材料對應的刀具材料的種類，主要有PCD、PCBN、硬質合金等；③ 刀具材料和形狀的（de）匹配性是指刀具（jù）幾何參（cān）數和刀具材料之（zhī）間的匹配關係，例（lì）如，PCBN刀具常采用倒棱刃（rèn）口；④ 刀具製造質量包（bāo）括刀具材料製造質量、穩定性以及刀（dāo）具加工（gōng）質量、加工精度等。

(2) 刀具“性”。

刀具（jù）“性”是指提（tí）供達到加工目標的以切削過程物理現象為基礎的（de）刀具基本性能，包括：① 刀具抗破損性能是指刀具的刀杆、刃口等抵抗衝擊的能（néng）力；② 刀具抗磨損性能是指刀（dāo）具後刀麵、前刀麵等抵抗磨損的能力；③ 切屑控（kòng）製性能（néng）是指刀具斷屑和排屑的性能；④ 刀具動態性能用來描述當刀具懸伸量較（jiào）大時，切（qiē）削過程（chéng）中刀具保持穩定工作（zuò）狀態的性能。

(3) 刀具“用”

刀具“用”是指刀具的使用條（tiáo）件，包（bāo）括（kuò）：① 切削參數為切削速度、切削深度、切削寬度和進給量等；② 工藝（yì）條件是指刀具的應用條件，包括冷卻條件、冷卻液類（lèi）型和裝夾條件等；③ 刀具使用姿態（tài）是指（zhǐ）刀具在加工同一部位（wèi）的不同（tóng）姿態，主要為多軸加工中刀具的擺角。

1.2 刀具“形”、“性”和“用”之間（jiān）的（de）關聯

刀具“形”、“性”和“用”中各個元素之間的關係較為（wéi）複雜，它們是通過切（qiē）削理論結合在一起，如圖1 所示，包（bāo）括（kuò）以下（xià）幾個方麵。

(1) 幾何約束關係：用於描述切（qiē）削過程（chéng）中存在的刀具、切屑和工件等運（yùn）動學層麵的幾何約束關係，例如（rú），切削流動和卷曲。

(2) 切削力作用：研究切削過程中切（qiē）削力大小、方向（xiàng）以（yǐ）及作用點，通過這一理論可以控製切削過程（chéng）中的穩定性。

(3) 切削層作用機理：切削（xuē）實質是剪切滑移的過程，通過摩擦和擠壓的方式形成被切削表麵，並伴隨著力、熱和材料變形，因此切削層機（jī）理是描述切削過程（chéng）中的刀具、工件和（hé）切屑之間作用。

(4) 刀具和切削刃強度理論：用於描述（shù）刀具結構和切削刃的抗禦切削力和切削熱的性能，刀具強（qiáng）度涉及刀具材料和刀具的結構強度（dù）。

(5) 高（gāo）溫材料屬（shǔ）性：用於描述在高溫條件下刀具和工件材料性（xìng）能的（de）變化，特別是機械物理性能，直接影響刀具的衝擊韌性、抗彎強度、斷裂韌（rèn）性和（hé）耐熱和導熱性等，進而影響刀（dāo）具的性能。

(6) 化（huà）學反應關係：由於切（qiē）削（xuē）過（guò）程中的高溫高壓環境，刀具、工（gōng）件、切削液（yè）和空氣之間可能發（fā）生的化學反（fǎn）應，發（fā）生化學反應可能加劇刀具的磨損（sǔn）、降低加工質量，甚至改變被加工件的表麵結構。研（yán）究加工過程（chéng）的化學反（fǎn）應可（kě）以提高（gāo）刀具材料、切削液與工件的匹配性，進而改善加工環境。

1.3 刀具設計特（tè）征

刀具設計（jì）特征是指刀具設計過程中所關注的幾何特征（zhēng），是刀具幾何的重要組成（chéng）部分（fèn），與不同（tóng）刀具類型有（yǒu）關（guān）。以整體式球頭銑（xǐ）刀為例，如圖2 所示（shì），刀（dāo）具（jù）設計特（tè）征包括（kuò）頂刃刃型曲線、頂刃切削刃截麵、周（zhōu）刃刃型和周刃截麵等。刀具設計特征是刀具設計過程中“形”、“性”和“用”之間的信息載體，它承載了刀具設計所涉及的（de）數據信息（xī）。

圖2 刀具的（de）設計和製造特征（zhēng）

1.4 刀具（jù）“形-性-用”一體化設計（jì）方法

圖（tú）3 為刀具“形-性-用”一體化設計方法流程圖，分別（bié）是刀具（jù）“形”，“性”和“用”3 個模塊。其中（zhōng），刀具“用”，用來接收加工信息(MI)和刀具信息(TI)，並通過計（jì）算（suàn）得到產生加工條件；刀具“形”模（mó）塊通過刀（dāo）具設計特征(TDF)優化和刀具整體優化，確定刀具材料和生成刀具幾何形狀（zhuàng）；刀（dāo）具“性”模塊用來（lái）生成與刀具相對應的（de）使用信息。

圖3 刀具“形-性-用”一體（tǐ）化方法（fǎ）

刀具“用”作為（wéi）本方（fāng）法的驅動器，通過接（jiē）收MI，將（jiāng）其信息進行分類，分別是對刀具“形”的要求(例如，工件材料對刀（dāo）具材料的（de）要求、工件幾何（hé）對刀具外輪廓的要求)、對刀具性能的要求(例如（rú），加工表麵質量對切削力或（huò）切削溫度的（de）要求等)、以及對加工條件的要求(例如，加工機床的條件對切削參數的限製等（děng）)。然後將整合後的信息分別傳給刀具“性”和“形”模塊（kuài）。待（dài）接收到刀具“性”模塊返回的優化的切削條件信息後，最終確定加工（gōng）條件。

刀具“形”模（mó）塊通過接（jiē）收刀具“用”對刀具要求，進行刀具材（cái）料選擇和刀具輪廓形成，然後結合TDF，對刀具幾何進（jìn）行初步的設計(這僅僅是滿足刀具可製（zhì）造性的最低要求)，形成初步設計的TDF和基本（běn）刀具模型；將初步設計的TDF 傳遞給刀具設計特征優化模（mó）塊，得到優化後的（de）TDF 和（hé）切削條件；刀具“形”模塊結合刀具輪廓、基本模型、刀具（jù）材料以及優（yōu）化的TDF，進行刀具組合；然後傳遞給刀具“性”模塊對刀具整體性能進（jìn）行優化，得到優化的刀具信息(輸入到刀具“形”模塊)和切削參數信（xìn）和刀具（jù）整體（tǐ）優化，它們的優化流（liú）程相似，都是根據來源（yuán）於刀具“用”模塊的要求信息（xī）對優化流程進行匹配。要求匹配的原（yuán）則為（wéi）：原則（zé）1：高重要性優化原則，要求較（jiào）高的（de）性能刀具性能必須滿足，采用優先優化原則；原則2：同等重要的加權原則，這類在優化過程采用加權分配原則（zé）。

刀（dāo）具“ 形- 性- 用（yòng）” 一體化設計方法通（tōng）過“形”、“性”和“用” 3 個模塊的交互作用，實現刀具形（xíng）狀、性能及使用的統一。

2.刀具設計係統（tǒng）實（shí）現（xiàn）

係統架構和軟件開發是刀具設計係統實現的兩個重要問題，下（xià）麵對這兩個方麵（miàn）分別進行研究：

2.1 刀具“形（xíng）-性-用”設計方法係統架（jià）構

圖4 為刀具“形-性-用”一體化設（shè）計係統框架,分為3 層，用戶層、邏輯層和數據層。整個係統是由加工需求信息驅動（dòng），例如（rú），工件的加（jiā）工特（tè）征（zhēng）、材料、加工機床信息及加工（gōng）要求(質量、效率和刀具成本)等信息。係統得（dé）到加工需求信息後，而將TI 傳（chuán）遞到（dào）TDF 分解模（mó）塊，將刀具（jù）分解為TDF，然後（hòu）與MI 一起傳遞給刀具（jù）“形-性-用”設（shè）計模塊，先優化（huà）每個（gè）TDF，再進行整體優化，得到刀具模（mó）型數據；同時優化加工條件和（hé）切削參數。將刀具、加工條件和參數數（shù）據傳遞到數據轉換模塊（kuài），將所有數（shù）據進行可視化處理，與用戶端進行交互，用戶可以對以上信息進（jìn）行修改（gǎi）或確認，最後生（shēng）成（chéng）刀具模型和加工條件（jiàn）。由於目前的理論模型（xíng）無法精確地描述高度非線性的切削過程，因（yīn）此為了（le）提高整個刀具係統（tǒng）的精度，需建立切（qiē）削數據庫：① TDF 數據庫包含所有影（yǐng）響刀具性能的刀具設計特征；② 切削數據庫是驗中刀具（jù）磨損、刀具破損、切削力和（hé）切削溫度等方麵試驗數據（jù），為刀具、加工條件參數的（de）確定提供指導；③ 知識庫包含基本知識，例如刀（dāo）具基本幾何（hé）參（cān）數、基本刀具材料（liào）信息等。

圖4 基於刀具（jù）設（shè）計方法模型

2.2 刀具設計係統軟（ruǎn）件開發

采用C#編程語言編輯（jí）開發刀具設計係統的軟件，其界麵如圖5 所示，包含7 個模塊（kuài），其作（zuò）用如下。

圖5 刀具“形-性-用”一體化（huà）設計係統界麵（miàn）

(1) 機床信息模塊（kuài）：用於收集加工機床的（de）信息，可以選擇不（bú）同的機床結構、主軸及其他軸的功率和速度等信息（xī）。

(2) 工件加工特征定義：用於確（què）定被加工工件的幾何特征以及（jí）相關的物（wù）理特征，例如，工件的型麵類型和硬（yìng）度等；並且確定加工要求，例如加工（gōng）表麵質量和加工效率等。

(3) 刀具種類（lèi）：用於確定刀具種類(普通球頭銑刀和錐球頭銑（xǐ）刀等)以及（jí）刀具的基本尺寸(刀具直徑和長（zhǎng）度等)。

(4) 刀具設計特征優化：用於優化刀具設計特征參數，根據不同的加工要求，確定每個設計特征的優化步驟，並得到刀具設計特征和切削條件及參數的初步優化範圍。

(5) 刀（dāo）具整體優化：用於對刀具整（zhěng）體（tǐ）性（xìng）能進行優化，例如刀具動態性能和刀具的強度等；同時可以確定切削條件（jiàn）及參數的範圍。

(6) 刀具幾何模型：通過對刀具設計特征優化和刀具整體性能優化，確定刀具幾何參數，並通（tōng）過本模塊展示刀具幾何模型，進（jìn）行修改、添加刀具特（tè）征及（jí）其參數（shù），進而確定刀具幾何模型（xíng）。

(7) 加工條件及參數：通過刀（dāo）具設計特征（zhēng）優化和刀具整體性能優化，展示切削條件及參數的範圍，並進行（háng）修改或確定。

3.示例分析

刀具設計方法的準確性依賴於切削數據庫的數據量及其準確性，由於目前並沒有這（zhè）種數據庫，通過刀具設計實例與刀具性能（néng）評價來驗證（zhèng）本文（wén）刀具設計方法困難較大。因此本節重點展示刀具設計過程中刀具參數和切削參（cān）數的傳遞過程，進而證明刀具（jù）設計方法的可（kě）行性。

以淬硬鋼模具拐角精加工（gōng）用球（qiú）頭銑刀設計為例說明刀（dāo）具“形-性-用”一體（tǐ）化設計方法（fǎ）設計刀具的流程。圖6 為帶有拐角結構的淬硬（yìng）鋼（gāng）模具，其中A-A 截麵是拐角壁高度最大的位置，其高度為50mm，其加工需求信息和刀具信息如（rú）表1 所示。

圖6 模具拐角加工（gōng）

表1 加工需求表

根據刀具設（shè）計係統，通過TDF 分（fèn）解整體硬質合金球頭銑刀被分為頂刃刃型、頂（dǐng）刃截（jié）麵、周刃刃型和周刃截麵（miàn）等；然後這（zhè）些TDF 和MI 一起進入“形性用”設計模塊。

3.1 刀具“用”模塊信息分配

刀具“形性（xìng）用”模塊中的“用”根（gēn）據不同信息種類，進行信息分流：

3.1.1 對刀具（jù）“形”的要求

根據不同工件的材料（liào）屬性(硬度、韌性等)，選擇最適合刀具基體和塗層材料。在數據庫中有相應的數據表，如表2 所示，不同屬（shǔ）性的工件材料對應著最適合的刀具基體和塗層材料。淬硬鋼模具工件材料的硬度（dù）為55～65 HRC，工件材料硬度高（gāo），要求刀具材料具有高硬度和韌性，根據數據表選擇超細晶粒硬質合金基體和TiAlCN 塗層（céng）。

表2 工件刀具材料（liào）對照表

由於采用3 軸機床加工拐角，根據加工尺寸要求，為了防止加工（gōng）幹涉，刀具懸伸（shēn）量需大於50 mm，記做Pcoa。

3.1.2 對刀具性能的要求

工件材料硬（yìng）度高（gāo）要（yào）求切削刃保持性高，即刀具切削刃的強度要高（gāo），同時切削過程中（zhōng）作用在切削刃的衝擊力要低（dī）。連續加工距離要求是對刀具具有一定的壽命，即對（duì）刀具抗破損和抗（kàng）磨損性的要（yào）求。工件（jiàn）拐角加工要求刀具具有高整體強度（dù）和剛性以避免刀具折斷和切削振動過大（dà）。表麵質量避免振紋是要求刀（dāo）具切（qiē）削過程平穩，即，使作用在刀具徑向的切削力盡（jìn）量小。

3.1.3 對加工條件的限製

工件材料為（wéi）淬硬鋼，則切削過程不能使用切（qiē）削液。采用3 軸（zhóu）機床加工，因此球頭銑刀刀具的擺角為（wéi）0°；機床轉速最（zuì）大n 為6 000 r/min，根據公式，切削速度c v ， ( ) c 1 000 π c v n = n D ( c D 為刀具直徑)，故( ) c c v ≤ v 6 000 。將以上兩部分記為 ca P ，即加工（gōng）條（tiáo）件和參數優化的邊界條件。

3.2 刀具“形（xíng）”模塊的刀具初步設計

刀具“形性用”模塊（kuài）中的“形”得到刀具材料信息，根據數據庫中刀具材料與（yǔ）刀具幾何參數的關係，如表 3 所示，本文的超細晶粒硬質（zhì）合金基體材料對應的刀具切削刃參數範圍為cei P ，刀具整體參數範（fàn）圍為coi P 。

表3 刀具材料與刀具幾何的關係

3.3 刀具“性”模塊優化刀具設計特征

刀具設計係統中“性”模塊基（jī）於刀具“用”對性能要求優化刀具設計特征（zhēng），主要為（wéi）切削刃截麵，其主要指標為（wéi）切削刃強度和耐磨性。即，保證切削刃具有一定的切削刃（rèn）抗（kàng）破損性能的基（jī）礎上保證切（qiē）削刃具（jù）有高耐磨性。

3.3.1 抗破損性優化

加工高硬度工件材料刀具切（qiē）削刃（rèn）截（jié）麵常采用（yòng）倒棱形式，如圖7 所示，這種切削刃可以一（yī）定（dìng）程度上提高刀具的切削刃強度(加工高硬度材料主要（yào）體

而切削過程的衝擊載荷Fc與（yǔ）切削參數、工件材料屬性有關(式2)；並且衝擊載荷與切削刃強度之（zhī）間存（cún）在一定的關係才能保證刀具正常工作（zuò）。

圖7 刀具切削刃的截麵示意圖

3.4 刀具“性”模塊的刀具整體（tǐ）優（yōu）化

整體刀具（jù）性能的主要指標為（wéi）：刀具整（zhěng）體強度和刀具動態性能。

3.5 刀具“形”模塊生成（chéng）刀具模型

刀具參數優化（huà）後，刀具“形”模塊在刀具幾何方程（chéng）的基礎上（shàng）可生成刀（dāo）具模（mó）型。以球頭銑刀端（duān）刃為例，說明刀具“形”模塊生成刀（dāo）具模型。首先建立坐標係，以刀具（jù）頂刃所在球的球心為原點，軸線為z 軸(圖8)，基於切削刃截麵（miàn）參（cān）數、刀具直徑、螺旋角，建立刀具倒棱麵、前刀（dāo）麵和後刀麵（miàn）方程[18]。

圖8 刀具模型以及坐標係

圖9 參數l 和? 的（de）關係圖

圖10 刀具模（mó）型生成

4.結論

為了應（yīng）對刀具（jù）專用化的（de）發展趨（qū）勢，本文（wén）充分考（kǎo）慮刀（dāo）具的形狀、性能與使用的三者之間的相互關聯，提出一種基（jī）於特征的刀（dāo）具“形-性-用”一體化設計方法。其中，刀具設計特征是（shì）整（zhěng）個設計係（xì）統的信息載體（tǐ），體現了刀具“形”、“性”和“用”三者交互作用；刀具設計方法通過設計係（xì）統發揮作（zuò）用，本文的刀具設計係統為三層結構（gòu），用戶層、邏輯層和數（shù）據層（céng）。用戶層可以用戶進（jìn）行交互，接收加工信息，確定刀具參數和加工（gōng）條件（jiàn）等；邏輯（jí）層是“形-性-用（yòng）”設計體係的數據傳遞模型；數據層基於切削數據庫，為刀具設計的準確性提供保障。在此基礎上開發了刀（dāo）具設計軟件。通過（guò）示例分析展示了刀具設計係（xì）統的刀（dāo）具參數優化過程和刀具模型的生成的（de）工作流程，進而（ér）證（zhèng）明本方法的可行性。進（jìn）一步推進刀具“形-性-用”一體化設計方法的進程的主要挑戰如下。

(1) 為搭建設計係統（tǒng），需要完善現有切削理論體係使其適用（yòng）於本係統，例如，建立以優化切削力分配為目標的切削參（cān）數、刀具參數的理論（lùn）模（mó）型。

(2) 為完（wán）善刀具“性”模（mó）塊中刀具設計特征、整體（tǐ）性能（néng）優化，需要研究性能（néng）要求匹配流程方法以及參數優化算法，並且確立其邊界條件。

(3) 為提高刀具設計的精度，需要建立大量的數據庫，因（yīn）此數據結構優化算法研究對刀具（jù）設計係（xì）統的發展非常重要。

下一步研究中攻克以上問題，完善刀具“形-性-用（yòng）”一體化設計的軟件（jiàn）平台（tái），並且應用在淬硬鋼模具加工用刀具設計中。

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