磨削强化技术是利用磨削过程中产生的热量使工件表层快速升温发生奥氏体化，并快速冷却实现马氏体相变；同时经过滑擦、耕犁、切屑形成阶段使工件表面产生形变，在力-热-相变耦合的作用下实现表面强化。通过对工件预加热方法使工件在磨削加工后获得较厚的稳定性高的磨削强化层。磨削残余应力作为衡量工件质量性能的指标之一，其研究对于有效的控制工件表面质量，促进磨削强化工艺的发展和应用具有重要的意义。本文主要对室温和预加热磨削强化过程中磨削力、磨削强化层和应力场进行理论分析和实验研究。论文的主要研究内容如下：　　1.介绍磨削强化实验中涉及到的实验设备及检测方法，分析预加热温度对工件变形的影响。通过正交实验获得不同工艺参数下的磨削力，建立基于预加热温度、工作台速度、磨削深度、砂轮转速四种变量下的磨削力经验公式，并分析磨削力实际变化规律。　　2.提出分段变磨削力磨削温度场仿真方法，通过对磨削力离散，获得不同时间段的热流密度，对磨削强化过程中的温度场进行有限元分析，得出工件的温度场和节点温度随时间的变化规律，获得工件预加热磨削强化层沿工件磨削方向上的分布情况。通过对比仿真结果与实际磨削强化层深度变化情况，验证分段变磨削力仿真的可行性，通过仿真研究磨削工艺参数对磨削强化层深度的影响规律。　　3.采用ANSYS软件，用参数化命令流方式（APDL）编程，基于分段变磨削力法对预加热磨削强化过程中工件的残余应力进行分析，仿真过程采用实际磨削力，通过改变材料冷却过程中的热膨胀系数，实现相变过程的模拟分析，得到基于力-热-相变耦合下的残余应力场。通过实验以及残余应力测试验证仿真的正确性，最后通过仿真研究磨削工艺参数对磨削残余应力的影响规律。