磨削加工是通过磨料及磨具切除多余材料的加工方法,其中的去除作用主要源于磨削接触区大量形状、尺寸及位置随机分布的磨粒与工件表面材料的复合热力耦合加工作用。磨削淬硬就是充分利用磨削加工的热力耦合作用,将冶金物理过程与磨削加工技术相结合的一种新型磨粒加工技术,能够使加工工件表层相变产生强化组织层。接触区有效磨粒作为磨削热力耦合过程的输入端,其形位特征（形状、尺寸以及位置）的差异性将会直接影响磨削力及磨削热,进而对被加工工件的表面质量产生影响。以往对磨削的研究并没有考虑磨粒形位特征的影响,往往将磨粒简化为同一几何形状对磨削过程进行模拟研究。基于此,本文重点针对磨粒形位特征对磨削热力耦合过程的影响进行研究,主要研究工作如下:（1）分析磨削加工的工艺特点,基于磨粒不同的形位特征建立单磨粒磨削力解析模型,并结合磨削加工的三个过程及未变形切屑厚度的分布,求解单磨粒磨削力及接触区总磨削力。（2）根据传热学原理及对流换热理论,采用导热偏微分方程分别建立单磨粒作用下磨削接触区的二维、三维有限差分传热方程,根据建立的传热方程,基于不同形位特征的单磨粒磨削力解析模型,求解接触区不同时刻的二维、三维温度场分布。采用解析法计算与分析单磨粒磨削接触区温度场,并与有限差分法所求解的结果进行对比分析。（3）通过有限元仿真软件建立单磨粒磨削模型,对不同形位特征的单磨粒磨削过程进行动态模拟,进而求解得到温度场分布。将分别用有限元法及有限差分法求解得到的温度场仿真结果进行对比,揭示分析规律。（4）对接触区砂轮表面磨粒形位特征进行建模,提出磨削接触区温度场是由砂轮表面随机分布的磨粒与工件接触区离散作用而产生,进而研究砂轮与工件接触区磨粒形位特征配比对磨削热力耦合场的影响。研究结果表明:（1）基于单磨粒解析建模的方法,可以较好的反映磨削加工的特点;磨粒的形位特征对单磨粒磨削力及磨削温度存在显著的影响;磨削接触区温度场并不是均匀分布的,而是由所有参与磨削的磨粒离散加热产生的一个离散分布的温度场。（2）磨削接触区不同的磨粒形位特征配比情况对磨削加工热力耦合场存在明显的影响,若需要获得分布更为均匀的温度场,则选择棱锥形磨粒配比较大而球形磨粒与圆锥形磨粒配比较小的砂轮;若需要获得更高的温度场分布,选择球形磨粒配比较大而棱锥形磨粒配比较小的砂轮。通过本文研究,发现磨粒的形位特征直接影响着单磨粒磨削力以及磨削温度,进而对磨削加工的热力耦合作用机理产生影响,所得影响机理的研究结果可以用来根据加工需求选择或制造特定参数的砂轮,为工程实际提供了有价值的理论研究。