冷滚打成形技术是利用常温下金属材料的固有塑性,通过具有一定形状、高速旋转的滚打轮对工件进行断续击打、滚压和摩擦,迫使金属材料局部流动,逐渐变形,从而成形高性能部件的一种绿色、净进成形技术。在冷滚打成形过程中,成形工件的表面残余应力容易导致工件出现应力集中和表面裂纹的产生,从而影响工件的表面精度和疲劳寿命。为了有效了解和掌握冷滚打成形制件中残余应力在工件表面层的分布,并以能够预测已成形表面残余应力分布趋势为目标,本文重点研究冷滚打成形过程中残余应力产生机理及工艺和材料参数对残余应力分布的影响规律。本文根据冷滚打成形原理及特点,分析了冷滚打成形过程中表面层残余应力产生的原因。指出了对工件疲劳寿命影响最大的因素是残余压应力,给出了当工件中残余应力呈现拉应力分布时残余应力消除方法。应用ABAQUS有限元仿真软件建立冷滚打动态和静态仿真模型。首先通过动态仿真获得了在不同滚打轮公转速、打入量和材料特性时工件表面Mises力的分布。由于动态仿真结果中工件内部中的力处于不平衡状态,不能直接得到残余应力的分布规律,所以需要在动态仿真结果上建立了静态仿真模型,通过静态隐式算法求解获得了在不同滚打轮公转速、打入量和材料特性时残余应力在切向、轴向和径向的分布规律,并分析在成形工件表面和沿深度方向下残余应力变化趋势。在自行开发的冷滚打设备上进行试验,运用X射线应力分析仪测量滚打后工件残余应力分布,进行冷滚打成形件残余应力的实验研究。通过对试件测量得到在不同滚打轮公转速和打入量下制件沿深度方向的切向残余应力的分布,试验结果与有限元仿真结果对比分析表明,残余应力变化规律具有很好的一致性。