随着科学的进步,人们对于微小化、复杂化的零件结构要求越来越高,这促进了微细加工技术的快速发展。而基于刀具的微切削技术是微细加工技术的重要方向。计算机技术的飞速发展使得有限元模拟成为辅助微切削加工研究的重要手段。本文开展了微尺度切削有限元模拟研究。主要内容概括如下:(1)针对微切削技术中微切削力不易获得的难题,结合有限元模拟的方法,开展了刀柄结构的优化设计,研究了切削力与刀柄结构匹配关系,拟合得到了在各种结构微小挠度下的挠度与切削力公式,为微切削的切削力探测提供了支持。(2)针对微切削技术中微细刀具的设计,利用有限元模拟研究了微铣刀结构设计和参数的优化选择,针对微铣刀的模态及失效临界强度,开展了直径为50μm的微铣刀结构优化设计并结合微铣削实验评价了不同几何形状微铣刀的性能。(3)针对微切削加工机理方面进行有限元模拟分析研究:开展了微尺度切削中最小切削厚度与摩擦系数的关系研究,表明在切削2024-T3铝合金材料时,最小切削厚度形成主要与刃口半径的比例关系有关,但在小范围内受到摩擦系数的影响;开展了双金相材料与单金相材料的微切削加工对比有限元模拟,建立了以珠光体和铁素体的为基体的双金相模型,发现刀具在切削不同金相时表现出不同的切削特征,这导致切削力在金相间会有较大波动进而影响到金相间的切削质量。开展了微切削中切削比能有限元建模和仿真,研究了微切削中单位切削力随刃口半径与切削厚度之比的变化规律。