金属切削过程中,研究切屑几何形状对于阐明切屑形成过程和揭示切削机理具有重要意义。本文根据滑移线理论建立反映刀-屑接触长度的滑移线正交切削模型,应用Dewhurst和Collins的求解滑移线方程的矩阵方法和Powell的非线性方程的优化法则进行求解,得到该滑移线切削模型中各条滑移线的矩阵方程和各个滑移线角的大小。由该滑移线切削模型的几何关系及其速度矢量图,求解切削过程中的刀-屑接触长度和切削力的基本表达式。应用切削过程中剪应变的基本定义,求解该模型中各个滑移区域中的平均剪应变,并根据工件材料的力学性能建立受温度、应变和应变比率影响的刀-屑接触长度和切削力的数学模型。应用Matlab,研究刀-屑接触长度和切削力随刀具几何形状、切削条件和应力边界条件的变化规律;应用曲线拟和的方法,研究刀-屑接触长度与切削厚度的比值l /t1随切屑厚度与切削厚度的比值t 2 /t1的变化关系。应用有限元分析软件,建立考虑刀具刃口半径、具有两个前刀面刀具的平面正交切削模型;对此模型进行结构热力学分析,研究刀-屑接触长度和切削力随刀具第二前角和刀具刃口半径的变化规律,并与理论推导结果进行比较验证。