金属切削加工过程是一个伴随高应变、高应变率和瞬间高温的切削变形过程，是一个复杂的热、力及其耦合作用过程。过去，人们对金属切削过程的研究主要是利用非常昂贵和耗时的试验方法，对此，随着计算机技术的迅猛发展，切削加工有限元建模与仿真技术成为主要工具。切削加工仿真将有限元法有限元法和切削技术结合在一起，通过数值仿真可以研究切削加工过程中的切削力、应变、应变率、切屑、刀具温度等基本物理现象。本文基于国内外金属切削加工研究现状，采用金属切削基本理论、有限元数值模拟技术及铣削实验三者相结合的方法，从二维正交切削、三维斜角切削机理和薄壁件铣削数值模拟关键技术入手，采用热-力耦合有限元模型，对金属切削加工过程进行研究。1.建立了航空铝合金7050-T7451带状切屑二维切削有限元模型，并分析应力、应变、切削力和温度的分布规律；为了研究钛合金锯齿状切屑形成机理，建立了钛合金TI-6Al-4V二维切削有限元模型，对其切屑成形过程进行了有限元仿真，并对其切削力与文献已有的实验数据进行比对，结果比较一致。2.针对铝合金7050-T7451铣削加工，首先建立了三维热力耦合斜角切削加工有限元模型来模拟铣削过程，得到了切屑的形成过程及其形状，三维铣削力的变化，并对切削力进行试验验证，与仿真进行比对，验证了数值模拟的正确性。随后建立了整体硬质合金铣刀铣削薄壁件的有限元模型，分析了工件铣削加工后残余应力，并对薄壁件加工变形进行了预测。论文的研究结果表明，有限元方法是一种用于模拟切削过程的有效工具。金属切削有限元模拟能够对切削过程的各主要物理要素进行预测，研究的模拟结果也比较接近实际情况。