磨削淬硬工艺是利用磨削热对非淬硬钢进行表面淬火的新型复合加工工艺。鉴于其潜在的应用前景,磨削淬硬加工质量的预测和主动控制逐渐成为该技术的研究主题之一。本文利用磨削淬硬实验研究和数值模拟相结合的方法,为优化工艺参数和主动控制淬硬效果提供了必要依据,主要研究内容如下：在MKL7120×6型强力磨床上进行了磨削淬硬实验研究,对磨削力、淬硬层深度进行了测量,利用TH5104R型红外热像仪对磨削温度场进行了跟踪测量,在进给速度小于10mm/s的工况下得到了稳定清晰的热图像。将磨粒的数理统计结果应用于有效磨粒平均切入深度、磨粒实际接触面积、磨削平均切削断面积等动态磨削参数的计算,并利用磨削力的尺寸效应对原有磨削力计算模型进行了修正,理论结果与实验结果的相对误差在11%以内。将每一个有效工作磨粒看作有效热源,基于有效磨粒的数理统计建立了更确切的反映实际磨粒磨削过程的热流密度模型。利用上述理论计算结果,对不同实验条件下磨削温度场进行了有限元数值模拟,得出了工件表层温度场的仿真结果,并对磨削淬硬非稳态区域和磨削淬硬层深度进行了预测。研究了三角形热源分布对磨削温度场仿真的影响,与红外测温实验结果的对比表明,两者温度场分布的外形轮廓和温度等值线的变化趋势基本一致,且la=0.8 lc的三角形热源分布获得了更高的预测精度,相对误差最大为8.6%。磨削淬硬层深度的预测结果和实验结果基本一致,最大误差10.7%。总体来看,数值模拟完全可满足磨削淬硬温度场和淬硬层深度预测的要求。对磨削液沸腾和工件奥氏体化临界热流密度进行了理论分析,建立了磨削淬硬临界热流密度模型,实验结果表明该模型可较准确预测磨削淬硬现象的发生,从而为磨削用量初步选择提供了必要依据。以淬硬层深度和临界热分析模型作为约束条件,基于上述有限元仿真计算建立了各种参数组合下磨削区热流密度与磨削淬硬层深度的对应关系；基于热流密度模型,建立了工艺参数与热流密度的对应关系。通过三维空间函数的二维插值运算,构造了淬硬层深度对应于磨削参数的插值函数,从而建立起了磨削淬硬工艺参数选择流程。编制了图形用户界面,并进行了实例计算。预测及实验结果表明,参数选择的结果具有一定的准确度的,因此该方法具有可行性。