硬密封球阀广泛应用于石油、煤化工、核电等重要工业领域，由于工况恶劣，要求这些球阀具有耐高温、耐高压、耐腐蚀和耐磨损等优良特性。为适应苛刻的工作环境，硬密封球阀的关键部件球体必须具有很高的表面硬度(HRC≥60)，球度误差SΦ≤0.02mm (DN≤12in.)，表面粗糙度Ra≤0.2m。为达到较高的表面硬度，常在球体上喷涂WC、Ni60和STL20等高硬度材料，喷涂涂层厚度为0.4~0.6mm。喷涂高硬度涂层后，球体进行磨削加工，使其满足形状精度和表面粗糙度要求。为提高高硬度球面磨削加工质量，本文首先研究了无摆动式和摆动式球面磨床误差对球度误差的影响，然后分析了工件表面粗糙度与表面纹理，其次研究了高硬度球面磨削过程中的表面损伤，最后利用NSGA Ⅱ遗传算法优化了高硬度球面磨削的工艺参数。无摆动式球面磨床磨削球面过程中，砂轮回转轴线与球体球心之间的垂直竖向误差会使磨削后的球面呈现中间低两边高的“中凹”形，针对“中凹”形球面形状误差，在摆动式球面磨床基础上，提出变进给球面磨削方法，该方法可使球度误差减小到11μm。摆动式球面磨床磨削球面过程中，回转轴和球心之间的水平纵向误差会使磨削后的球面呈现中间高两边低的“中凸”形，针对“中凸”形球面形状误差，提出退让式球面磨削方法，该方法可使球度误差减小到9μm。采用坐标变换法分别建立了无摆动式和摆动式球面磨削的表面纹理模型，对表面纹理进行仿真，分析了切削参数对表面纹理和表面粗糙度的影响，并通过表面粗糙度实验验证建模与仿真结果。仿真与实验结果表明：无摆动式球面磨削中为提高轨迹线密度和减小表面粗糙度，应使磨削主速比k (k=ns/nw)不为整数，轨迹线密度随k的增大而增大，表面粗糙度随k的增大而减小。摆动式球面磨削中当磨削主速比k为Z_k+0.5(Z_k为整数)时，两个方向的磨削条纹交叉，且深浅一致，磨削表面粗糙度最小。针对高硬度球面磨削过程中大量出现的球面划伤，提出采用基于动态磨削力阈值的模糊自适应控制策略控制高硬度球面磨削过程，避免了球面划伤。利用SEM研究了工件表面磨削烧伤与裂纹，分析了工艺参数对磨削烧伤和裂纹的影响。实验中工件材料以脆性断裂为主去除，工件表面没有大而长的宏观裂纹，但有不少显微裂纹。利用X射线应力测定仪测量了工件表面的残余应力，测量结果表明工件表面均为残余压应力，其大小在300~500MPa之间，对球体的使用是有益的。以材料去除率最大和表面粗糙度最小为目标，以n_s、n_w、a_p和v_b为变量，采用NSGA Ⅱ遗传算法优化了高硬度球面的磨削工艺参数，与正交实验优化结果对比实验表明：NSGA Ⅱ遗传算法可将材料去除率提高到55mm~3/min_，表面粗糙度到降低到0.1μm。NSGA Ⅱ遗传算法优化得到的结果优于正交实验。NSGA Ⅱ遗传算法可快速有效地得到高质量和富有启发性的多组优化结果，有效地解决了高硬度球面的磨削工艺参数优化问题。