水射流喷丸表层改性工艺是抗疲劳制造研究的重要环节,与传统喷丸相比,射流喷丸具有能量密度大、速度高、残余应力和硬度提升显著等特点,成为一种发展潜力较大的新型工艺。在射流喷丸过程中水与丸粒之间,丸粒与工件之间的相互作用过程较为复杂,影响因素较多,其工艺及相关装备需要深入研究和改善,本文采用理论与实验结合的方法展开以18Cr Ni Mo7-6渗碳钢为试样的喷丸射流相关研究,主要工作如下:理论研究方面通过流体仿真软件构建了后混合与前混合喷头结构的内流场仿真模型,研究了后混合和前混合两种射流丸粒沿喷嘴径向的速度分布,并对两种射流进行了对比分析,得出在相同的射流压力、喷嘴直径和相同磨料的条件下前混合射流要优于后混合的结论。采用单因素实验的方法,对射流喷丸强化层的残余应力、硬度和表面粗糙度进行研究,在其他条件不变的情况下,通过改变喷嘴直径、丸粒直径、丸粒材质和喷射次数探究其组合工艺对试样表层残余应力、硬度和粗糙度的影响,结果表明使用1.2 mm、1.5 mm直径的喷嘴与0.1 mm、0.2 mm直径的切丝丸组合工艺进行改性时,能够得到较好的表层残余应力和硬度;使用0.2 mm直径的铸钢丸和0.1 mm玻璃丸和1.2 mm、1.5 mm直径的喷嘴进行组合改性时,得到表层残余应力和硬度分布和使用切丝丸得到的结果差异不大,但是表面残余应力和硬度会显著增加。使用1.2 mm或者1.5 mm直径的喷嘴和切丝丸进行二次喷射改性得到的残余应力和硬度相比一次喷射带来的增益不大,甚至会明显降低表面质量,因此在实际应用中建议一次强化完成;使用铸钢丸和玻璃丸进行二次喷射得到的残余应力分布几乎无差异,但是二次喷射可以提高最大硬度所在深度;使用2 mm及其以上直径的喷嘴和各种材质的丸粒进行改性时,二次喷射得到的残余应力和硬度相比一次喷射增益显著;使用铸钢丸和玻璃丸进行改性时得到的表面粗糙度要明显高于使用切丝丸得到的粗糙度。在后混合实验装备的基础上,展开了前混合实验装备的研发,设计出前混合射流的整体装备包括混砂罐、多轴运动平台、水箱以及丸粒回收的螺旋输送装置,同时在装备上应用各种辅助件包括压力和流量监测装置,压力调节装置和信号输出装置,该装置为前混合射流喷丸改性提供了宽广的实验平台。