GCr15钢含碳量高,是工业上常用的轴承套圈钢材料,加工性能及使用性能优于其他钢材。热处理之后硬度高、组织均匀、抗磨损性强、接触疲劳性高,轴承套圈有70%的材料选用GCr15钢。精密磨削是轴承套圈加工制造的最关键的一道工序,严重影响套圈的加工精度及使用寿命。为实现轴承套圈的高质量磨削加工,本文以GCr15钢套圈内圆磨削为研究对象,结合有限元模拟及实验方法,深入研究其磨削加工过程磨削工艺参数对磨削热、残余应力的影响机制及其演变规律,为寻求准确合理地监视和控制热损伤、残余应力的工艺措施、改进轴承套圈内圆磨削工艺提供科学依据。所做研究工作主要包括:首先,本文设计了三因素四水平的正交实验方案研究套圈内圆磨削温度、工件磨削表面残余应力的变化规律;为检测轴承套圈内圆磨削温度,搭建了一种内圆磨削无线热电偶测温实验平台;同时为检测套圈内圆磨削残余应力,设计了盲孔法测量套圈内圆磨削残余应力的实验方案。其次,本文阐释了磨削加工热分析及结构分析过程的理论基础和热分析、应力分析有限元法的基本理论,在Ansys有限元软件中对GCr15钢套圈进行了APDL参数化建模,基于热流密度大小、方向不断变化的移动三角形热源模型对套圈内圆磨削温度进行了有限元仿真;随后,以顺序耦合的方式,在套圈内圆磨削温度有限元仿真的基础上,转变分析类型,将温度场的分析结果与外加力载荷耦合后,实现套圈内圆磨削工件表面残余应力的有限元仿真模拟。最后,本文基于高精度端面内圆磨床,开展了套圈内圆磨削温度及磨削工件表面残余应力实验,探讨分析了不同磨削工艺参数对磨削温度的影响规律,同时从磨削力产生的压应力和磨削温度产生的拉应力的角度分析了砂轮速度、工件转速、磨削深度对表面残余应力的影响机制。分别对比分析了仿真及实验结果,验证了有限元模拟的合理性,提出了以磨削加工效率及质量为目标的内圆磨削优化优选的决策方法,及以工件磨削温度及残余应力控制为目标的套圈内圆磨削工艺优化策略。