随着精密加工技术的飞速发展,最终产品的功能要求除了加工零件的几何特性,精密加工还需要考虑产品的性能指标,包括表面物理特性,冶金、化学和生物学特性等。其中表面残余应力分布会显着影响工件的疲劳寿命和耐腐蚀性。本文主要研究在铣削过程中,切削参数对已加工表面残余应力分布规律的影响,以及研究本构模型参数对铣削力和已加工表面残余应力分布预测的影响。当前的工作旨在提出一个理想铣削加工状态下残余应力的预测模型,以协助后续薄壁件残余应力的研究。首先,对Ti6Al4V钛合金的加工特性及其塑性行为进行分析;介绍了本构模型在切削加工仿真中的意义和作用;分析了双曲正切(TANH)本构模型与Johnson Cook(J-C)本构模型的区别和TANH本构模型各修正系数对应的物理意义。其次,结合TANH本构模型建立了考虑热力耦合作用的铣削力预测模型。其中热力耦合算法基于正交切削下的几何关系提出,基于移动热源法建立的切削温度模型可通过切削力计算切削温度,切削温度又通过TANH本构模型影响材料流动应力,进而影响切削力,由此得到了切削过程中力和温度的耦合关系,通过迭代计算表达这种耦合关系,直至切削力收敛至误差允许范围内;铣削力预测模型的建立主要通过分析铣削加工过程中,刀具与工件的接触关系以及相对运动关系,利用微元法将铣刀几何模型离散,假设每一个微元切削刃均为斜角切削;通过铣削力实验验证了模型的准确性。再次,在铣削力模型的基础上建立了残余应力预测模型。通过弹性赫兹接触模型计算切削力和切削温度引起的工件表面应力分布;对工件内表层以下的应力进行增量计算,考虑材料的随动硬化准则和Von Mises准则分别计算应力加载和应力释放两个阶段,最终得到已加工表面残余应力分布的预测值;通过X射线衍射仪对已加工表面的残余应力进行测量,与仿真结果进行对比,验证了残余应力预测模型的准确性。最后,基于软件MATLAB的GUI功能开发了铣削残余应力预测平台,通过输入刀具参数、材料参数、本构参数以及切削参数,即可获取工件表面的残余应力分布规律,简化了仿真过程中的操作步骤,提高了仿真效率。