钛合金因其具有高强度、耐蚀性好、高耐热性等优点而被广泛用于航空航天、船舶、高铁等高精尖领域。随着航空航天事业的迅速发展进步,对钛合金制成的关键零部件提出了更高的要求。如何使钛合金制成的零部件具有高服役性、高强度、高可靠度成为各国科学家研究的重点。长期的研究和实践表明,零部件的寿命和可靠性与零件表面残余应力有着密不可分的关系。而常规加工后的零件表面残余应力基本呈现拉应力状态,这种状态对寿命和可靠性具有不利影响。因而,研究机械加工过程中表面残余应力分布以及钛合金的加工工艺方法对表面残余应力的影响有着重要的意义。砂带磨削是一种柔性磨削,因其在加工后可获得较好的表面质量,已经在航空发动机叶片、机匣加工上得到广泛应用。虽然能在加工表面形成残余压应力状态,但在高服役性方面还存在着不足。因此,本文在结合常规砂带柔性磨削的特点上,提出预应力状态下的砂带磨削工艺,旨在通过预应力砂带磨削控制和形成钛合金表面残余应力压应力状态,实现更好地提高钛合金零件的疲劳寿命。本文将开展了以下工作:基于钛合金预应力砂带磨削的理论分析,建立预应力砂带磨削钛合金有限元仿真模型。通过数值模拟,研究预应力、砂带线速度、磨削压力等工艺参数对表面残余应力分布状态的影响规律。在上述理论研究的基础上,研制一套预应力加载装置,根据CCF响应曲面试验方法设计实验方案,为下一步Ti-6Al-4V预应力砂带磨削实验提供基础。在已有的预应力砂带磨削实验平台上进行磨削实验。通过X射线衍射分析并计算出表面残余应力大小,分析预应力、砂带线速度、磨削压力对表面残余应力分布的影响,验证仿真模型的准确性。在此基础上,基于响应曲面试验法建立表面表层残余应力的预测模型,为今后的预应力钛合金砂带磨削提实验指导。