直线导轨作为机床设备的核心构件之一,是制造装备主要功能部件的基准,保证导轨的直线度是提高制造装备加工精度的关键。本文针对导轨生产工艺中热处理产生的淬火硬化层对后续矫直的影响进行了研究。首先分析了直线导轨淬硬层分布规律,淬硬层的组织特征与力学性能。通过对淬硬层力学模型的简化,结合弹塑性弯曲理论,分析了导轨矫直过程中截面弹塑性演变规律和应力应变关系,其中包含单淬硬层分布的导轨矫直存在的中性层偏移问题的理论分析;其次,根据矫直理论,建立了考虑淬硬层的直线导轨矫直行程预测模型,并提出了通过预矫直实验拟合淬硬层参数的自适应矫直行程预测模型;最后,通过金相分析和显微硬度实验以及对矫直过程的有限元仿真与矫直实验,验证了本文得到的理论成果。本文的主要研究内容和工作如下:(1)分析直线导轨淬火加工后的直线导轨淬硬层分布规律,根据淬火后的硬化层组织变化情况,硬度变化趋势,探索直线导轨淬硬层与基体力学性能差异。分析不同淬硬层分布规律的直线导轨反弯过程中应力应变规律。研究表明,淬硬层的分布规律、有效深度、屈服强度与矫直工艺参数均有关联,其中单淬硬层分布的导轨在矫直过程中会产生中性层偏移等问题。(2)基于矫直理论,通过对导轨截面的弯矩曲率分析,并引入时间因子推导随矫直次数的增加截面的应力耦合规律,建立了考虑淬硬层的初始挠度-矫直行程预测模型。依据考虑淬硬层的直线导轨截面弹塑性状态演变规律,提出通过预矫直实验拟合淬硬层参数的自适应矫直行程预测方案。(3)利用ANSYS仿真软件,对含淬硬层的直线导轨矫直过程进行模拟仿真。分析结果表明,单淬硬层分布的导轨矫直过程中的应力中性层向屈服强度更强一侧偏移。对比仿真与理论计算得到的初始挠度-矫直行程曲线,两者变化趋势基本吻合。验证了理论分析的正确性。(4)通过金相分析和显微硬度实验以及压力矫直实验。验证淬硬层力学性能规律以及本文提出的矫直行程预测模型的可靠性和高效性。对比自适应矫直行程预测方案拟合与显微硬度实验测定的淬硬层参数,验证自适应矫直行程预测方案的有效性。