绿色可持续发展是当今制造业的主流趋势,为解决传统制造业成本高、资源浪费、环境污染等问题,《中国制造2025》对制造业提出清洁生产可持续制造的要求,十三五规划与山东省新旧动能转换均提出技术革新,绿色低碳的理念。磨削加工是机械加工中不可或缺的加工方式,干磨削更是磨削发展过程中提出最早、应用最多的绿色加工方式,但由于该工况缺少磨削液的参与,所以常伴随着高温的产生,导致工件表面的热损伤。合理的磨削工况可以使工件表面存在较大的残余压应力,可以有效的提高工件的抗疲劳强度,而干磨削工况下的高温往往会降低工件表面的残余压应力。根据上述问题论文开展了纳米流体微量润滑磨削硬质合金残余应力的理论模型及实验研究,建立了不同工况下平面磨削温度场的预测模型并进行了数值仿真,又进一步的对预测模型进行了验证性试验。为了更加准确的预测工件表面的残余应力,就磨削加工的载荷展开了系统性的研究与分析,并就施加形式的不同,分别建立了机械载荷的理论模型和热载荷的理论模型,并对磨削加工的热载荷模型进行了数值仿真。以机械载荷的理论模型和热载荷理论模型为理论基础,基于力热耦合效应建立了残余应力的理论模型,并对残余应力的理论模型进行了数值仿真。最后以比滑动磨削力,比摩擦系数、磨削温度为冷却润滑性能的评价参数,对四种不同工况的的冷却润滑性能进行评价。具体研究工作如下:(1)建立了平面磨削温度场的预测模型,基于离散数学的有限差分法对平面磨削温度场进行了数值仿真,并从冷却工况、磨削深度、砂轮转速、工件进给速度四个角度分析了磨削温度的变化规律,并以纳米流体微量润滑工况为例进一步研究了磨削温度场的分布规律。(2)采取四种不同冷却工况研究了磨削加工硬质合金的温度场,验证平面磨削温度场的预测模型,采集了实验过程中的磨削力、磨削温度和砂轮表面形貌,以比磨削力、传入工件的能量比例系数和砂轮磨损程度为评价参数评价了四种不同工况的冷却润滑性能,并通过数值仿真的温度曲线与实验实测的温度曲线之间的对比,验证了温度场预测模型的准确性,同时也证明了纳米流体微量润滑工况下磨削加工硬质合金的可行性。(3)建立了圆锥型磨粒的单颗磨粒的切削力模型,结合砂轮表面的有效磨粒数,可求得磨削过程中总切削力模型,由于总的磨削力可以通过测力仪测量,故可以通过实验测得的磨削力来确定单颗磨粒上的切削力。由于砂轮表面的磨削分布符合正态分布规律,可以求出砂轮表面磨粒分布规律,由于工件表面的机械载荷主要来自于每颗磨粒的法向切削力,结合单颗磨粒的切削力模型,可以确定砂轮表面的机械载荷分布模型。根据材料的应力应变规律及材料的本构关系可以得到磨削加工中的热载荷模型。对磨削加工中的热载荷模型进行了数值仿真,既从工件表面的X、Y、Z三个方向分析了热应力的分布规律。(4)分析了机械载荷和热载荷的加载和释放规律,建立了磨削加工过程中的残余应力理论模型,对平面磨削的理论模型进行了数值仿真,并从工件表面的X和Y方向分析了不同冷却工况、不同砂轮转速、不同工件进给速度下表面残余应力,进一步的又从这些方面分析了距离工件表面不同深度的残余应力的分布规律。(5)基于硬质合金进行了四种不同工况的平面磨削实验,实验中采集了磨削过程中的磨削力和磨削温度,以及实验后的工件表面残余应力值。通过分析求得比滑动磨削力和比滑动摩擦系数,不同工况的冷却润滑效果进行评价。验证了平面磨削工件表面残余应力模型的准确性,以及纳米流体微量润滑磨削硬质合金工况的可行性。