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车辆传动系统中的关键结构件因空间约束和工作使命的特殊要求,结构上大量采用薄壁设计,且加工精度要求高,如行星架、齿圈、外轮毂等。这类零件在切削加工过程中容易受到残余应力的影响而发生变形。因此,研究残余应力对加工变形的影响规律具有十分重要的意义。本文从切削加工残余应力的产生机理入手,通过理论分析、实验研究和有限元仿真的方法分析了切削参数对残余应力的影响规律,并对残余应力的释放对加工变形的影响规律进行分析,最后根据以上分析对切削加工参数进行了优化选择。主要研究内容包括以下几个方面:首先,本文针对切削加工过程中材料发生高应变、高应变率和高温的特点,通过实验方法建立了外轮毂材料的Johnson-Cook流动应力模型,然后结合Oxley提出的切削力模型和Komanduri提出的切削热模型建立了切削加工过程的残余应力理论预测模型。其次,利用有限元和实验方法对切削加工参数对外轮毂残余应力的影响规律进行了研究。利用ABAQUS有限元软件建立了正交切削加工过程的有限元模型,对不同切削参数进行切削加工仿真,得到了残余应力沿工件深度的分布曲线,分析得到不同切削参数对残余应力的影响规律。之后,用不同切削参数对外轮毂的毛坯棒料进行切削加工实验,对加工完成的表面进行残余应力测量,得到了切削参数对残余应力分布的影响规律。最后,对残余应力对外轮毂加工变形的影响规律进行分析。利用ABAQUS有限元软件建立了外轮毂切削加工过程中的三维有限元模型,用不同切削参数进行加工仿真,将得到的残余应力分布与实验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。然后分析了不同切削参数情况下残余应力释放对加工变形的影响,并对切削加工参数进行了优化选择。