摘要：目的解决传统水射流加工中的法向力冲击损伤、磨粒束发散、加工效率及能量利用效率问题。方法提出一种新型加工方式,即强约束磨粒射流抛光。在水射流加工的喷嘴末端施加一个约束力,使抛光液以较高的速度并以与工件表面相切的方向喷射而出。采用仿真分析与实验探究相结合的方式,以实际加工条件为仿真参数,应用Fluent仿真软件分析了磨粒直径及磨粒浓度对加工的影响,并得到相应的压力曲线。在仿真分析的基础上,实验验证仿真结果的可靠性及实际加工的可行性。结果由仿真结果可知,1500目直径的磨粒相对其他四种直径的磨粒,颗粒对工件表面的压力最大,达到0.185 MPa。当磨粒质量分数为15%时,相对其他三种磨粒浓度,颗粒对工件表面的压力最大,达到0.19 MPa。因而,1500目磨粒、15%的磨粒浓度为加工的最佳理论参数。以仿真结果为参考实验条件,结果表明,在8 h内,工件表面粗糙度下降了239 nm,材料去除率达到6.9 mg/h。结论强约束磨粒射流加工方式可在工件表面形成较高速度的磨粒射流,提高加工效率。在短时间内工件表面粗糙度的改善及工件质量的下降,证明了此加工方式的有效性。

关键词：强约束 水射流 抛光 仿真 fluent 

单位：浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室; 杭州310014