随着先进陶瓷材料、复合材料等高性能材料技术快速发展,传统加工方法已难以高效加工这些材料。特种加工技术被广泛应用于高性能材料的生产制造中,磨料水射流加工是特种加工技术的一种,其加工时在加工区域不会产生热量,没有热变形,是唯一一种冷加工技术,具有能够加工金属、非金属、复合材料、陶瓷、橡胶等几乎所有材料、材料去除率高、加工后表面完整性好等优点,引起了国内外学者的广泛关注。但是磨料水射流加工技术也存在着一些不足,如喷嘴磨损快、射流易发散、对密封性要求较高、缺乏专用软件等。本文提出基于流动聚焦原理辅助磨料水射流加工的方法,该加工方法采用流动聚焦原理对磨料水射流加工技术进行辅助,在具有加工不产生热量、刀具不接触工件等优点的基础上,还能减小射流直径、抑制射流发散。本文对该加工方法进行了理论研究、仿真分析、实验验证,并对研究结果进行了总结,对该加工方法进行了展望。在理论方面,本文根据射流的结构分析了射流聚焦原理,探讨了流动聚焦时射流内部单元体因形变而产生的速度型的变化,根据流体力学的相关知识探讨了影响射流速度与加工效果的各加工参数,通过建立射流聚焦时的速度型,得出射流的加工效果主要受射流的液体压力、聚焦气体压力、喷嘴出口处直径和喷嘴出口处和聚焦小孔之间的间距这四个加工参数影响,研究了磨料粒子对工件的作用力,并根据所得结论选择了合适的磨料粒子,建立了射流加工时材料去除函数,根据射流的速度型确定了加工时的靶距。在仿真方面,本文基于Fluent软件求解了不同气液比值下的射流云图与流线图,根据各组实验结果得知气液压力比值在0.5-0.8之间的时候聚焦效果最好,为下一章的实验部分确定了气液压力比值。并设置不同加工参数下的单因素实验,对理论研究时所得的液体压力、聚焦气体压力、喷嘴出口处直径和喷嘴出口处和聚焦小孔之间的间距这四个加工参数对射流速度的影响进行了仿真分析,分析实验结果,得出各加工参数对聚焦后射流速度的影响趋势为:随着液体压强、气体压强、喷嘴出口处和聚焦小孔之间的间距的增加,聚焦后射流速度也逐渐增加,随着喷嘴出口处直径的增加,聚焦后射流速度逐渐减小。在实验方面,为了对理论研究与仿真分析所得结果进行验证,本文根据液压原理,设计并搭建了流动聚焦辅助磨料水射流加工设备,设计并制作了电路系统控制设备工作,并使用加工设备对理论所得的靶距进行了实验验证,并通过实验确定了加工时的驻留时间。通过单因素实验与正交实验的方式研究了液体压强、喷嘴出口处和聚焦小孔之间间距、气体压强、喷嘴出口处直径对聚焦后射流的直径和加工能力的影响趋势与影响强度,并对实验结果进行分析。根据实验结果并结合理论研究与仿真分析可知,各加工参数对聚焦后射流直径的影响强度依次为:喷嘴出口处直径、气体压强、喷嘴出口处和聚焦小孔之间的间距、液体压强。液体压强的增加会减弱聚焦后射流直径但是可以大幅提高射流加工能力;气体压强的增加可以降低射流直径,但是过大的气压会压碎射流部分区域,造成加工能力下降;喷嘴出口处直径的增加会造成聚焦后磨料水射流直径的剧烈增加,还会降低聚焦后磨料水射流的加工能力;若增加喷嘴出口处和聚焦小孔之间间距,则射流聚焦后射流直径会增加,射流的加工能力会降低,但影响较缓。基于流动聚焦原理辅助磨料水射流加工时,选用最优参数应为:靶距8mm,驻留时间选择140s,液体压强为0.3MPa,聚焦气体的压强为0.2MPa,喷嘴出口处直径应为0.6mm,喷嘴出口处和聚焦小孔之间的间距应为2.7mm。在加工时可以根据实际情况选择合适的液体压强与气体压强,而液体压强与气体压强值的比例应保持在0.67左右。