航空机匣作为航空发动机的主要构成部件和底座,由于在使用过程中需要承受高温、高压,故通常由高温合金毛坯经切削加工而成。包括表面粗糙度、表面形貌和残余应力等在内的表面完整性将严重制约此类零件的使用性能和疲劳寿命。本文以GH3044机匣零件为研究对象,采用有限元分析方法对其切削加工表面残余应力的分布规律进行研究,并对表面残余应力和加工变形量进行预测与优化。主要研究内容如下:首先,对国内外有关高温合金切削加工表面粗糙度、表面残余应力和加工硬化等表面完整性研究现状进行了综述。从典型高温合金材料切削机理、化学与物理力学性能方面,对其切削加工性能及其影响因素等进行了分析。其次,简要介绍了有限元分析的基本思想、材料本构模型、切屑分离准则、工件刀具摩擦模型、自适应网格划分、软件选择原则及详细仿真步骤等。基于切削过程有限元仿真,通过单因素试验研究了切削速度、进给量和背吃刀量等因素对表面残余应力的影响,找出了相应的影响规律。采用正交试验和极差分析法确定了各切削参数对表面残余应力的影响大小和显著性程度。最后,以火焰筒内外环的车削加工为例进行仿真和实验。针对典型航空机匣零件及其典型加工特征,通过建立简化的三维工件模型及有限元仿真模型,对表面残余应力及变形量进行了预测。仿真及切削实验结果表明,通过合理调节关键工序的切削参数,可以显著减少表面残余应力和加工变形量,进而提高机匣零件的加工质量。