磨削淬硬加工是集磨削加工学与表面淬火理论于一体的切削加工新技术,该技术实现了磨削加工与表面淬火的集成,减少了热处理设备与人员的投入以及热处理排放物对环境的污染,因而具有显著的经济和社会效益,已受到国内外专家和学者们的高度关注。　　 磨削淬硬加工不仅是一个复杂的机械、力和热的复合作用过程,也是被加工材料表层组织和性能显著变化的过程。本文基于单程磨削淬硬加工试验,运用ANSYS12.0,对工件的温度场及应力场进行数值模拟,分析了不同热源模型下温度场和热应力的分布情况。根据磨削淬硬加工中残余应力的测试试验,从而推到出工件相变应力的分布情况。本文的主要工作:　　 1)分析了矩形热源模型、三角形热源模型、倾斜三角形热源、弧形热源模型等四种不同的热源模型,并对其的数学模型和适用场合进行了比较。分析表明:矩形热源模型和三角形热源模型比较适合磨削深度较小的普通磨削,倾斜三角形热源模型和和抛物线热源模型比较适合高效深磨。　　 2)对有限元软件ANSYS12.0进行二次开发,运用该软件对单程磨削淬硬加工中的温度场、热应力场进行非线性分析和数值模拟系统揭示出双程磨削淬硬层的形成机理。并将数值模拟结果与试验结果比较,从而验证了数值模拟结果的有效性。　　 3)热源接触表面与已加工表面形成的接触角θ越大,已加工表面的温度越低,有利于减小温度对工件的热损伤。尤其对高效深切磨削加工而言,还简单的把已加工表面和接触表面看成同一个平面,忽略磨削深度ap或倾斜角度θ对热源运动和传热条件的影响,显然是不够精确和严密,会造成较大的误差。因此接触角θ是不能忽略的因素。　　 4)通过磨削用量对磨削淬硬层残余应力的影响试验,得出了不同磨削用量条件下,磨削淬硬层残余应力的分布。研究了磨削速度、磨削深度、工件进给速度对工件热应力、残余应力、相变应力分布的影响。研究表明:在磨削区域内工件热应力主要表现为压应力,而在非磨削区域内主要表现为拉应力。不管是在磨削区域还是非磨削区域工件热应力都随着磨削速度的增加而增加。但热拉应力和热压应力的表层深度不会随着磨削用量的变化而变化。　　 本论文是国家自然科学基金(No.50675088、NO.510751927)的重要组成部分,本研究的开展对于分析磨削淬硬的形成过程、揭示磨削淬硬的形成机理、丰富和发展磨削淬硬理论、促进磨削淬硬加工技术的实际应用具有重要的理论价值和实践意义。