随着有限元技术的不断发展和完善,工程中越来越多的问题都采用该方法来解决。金属切削(包括磨削)是机械制造行业中最重要的加工工艺,研究切削过程、实现优化切削,无论对传统切削还是对新切削技术均有非常重要的意义。利用有限元软件对金属切削过程进行模拟仿真,在很大程度上克服了数学模型难以描述、求解困难等问题,同时为避免了过多试验带来的人力物力的高消耗,节约了时间,降低了成本。本文以经典的弹塑性力学、传热学以及热应力学为理论依据,利用大型的通用有限元软件ANSYS,对金属切削受力变形过程及磨削温度场、热变形过程进行了仿真。首先建立了平面应变二维正交金属切削有限元模型,对切削过程中材料的变形、剪切角的形成、切削区域应力应变的分布情况以及刀具的应力分布情况进行了仿真,对仿真结果进行了分析;改变切削用量,重新仿真,借此探究不同切削用量对刀具受力的影响;改变刀具的参数,重新仿真,以刀具受力最小为优化目的,优化了YT5类硬质合金刀具切削45号钢时刀具的前后角。随后,以A3钢圆环内孔磨削为研究对象,进行合理的假设和简化,建立二维有限元模型,采用ANSYS中的热分析功能对圆环内孔磨削温度场进行仿真,采用热结构耦合分析功能对热变形进行了仿真,软件的实施操作则采用命令流方式。从结果中提取数据和云图,讨论了磨削表面温度场的分布情况受力变形情况。对比不同装夹方式下的仿真结果,优化了圆环内孔磨削的装夹方式。本文将虚拟的数值模拟技术引入到实际的加工过程当中,其目的是为金属切削(包括磨削)过程研究提供必要的参考数据和云图,预测加工过程,从而使这方面的研究更加快捷高效。同时,仿真结果也可为改善工艺、优化刀具以及研究材料切削性能提供有力的依据。