在深孔加工领域,存在油温高、不宜观测、排屑难以及断屑难等问题,而排屑难是当前机械制造行业中公认的一大难点。为解决深孔加工排屑困难问题,在研究负压排屑作用机理基础上,建立负压射流模型。针对模型中前、后分离区涡流现象导致能量损耗,本文在现有负压排屑装置基础上,提出三种改进型负压排屑结构:(1)楔形结构负压装置;(2)前置射流孔结构负压装置;(3)收缩环状结构负压装置。通过理论分析及fluent仿真优化试验,通过负压值、速度值及湍流动能值等参数,对现有结构以及三种改进结构进行对比分析。验证了三种改进结构负压排屑装置相比于现有结构负压排屑装置,具有更好的抽吸效果。确定了三种结构的最优解尺寸。(1)楔形结构负压装置最优尺寸为L1=75mm,L2=1mm,湍流动能值0.0279045,负压压力值-2047.14pa,速度值2.44602m/s。相对于现有负压装置,其负压压力值提高了约7.3倍,速度值提高了约18.4%,湍流动能值提高了约18.4%。(2)前置射流孔结构负压装置最优尺寸为N=12;D=0.3mm时效果最优,负压区域最大,其最低负压值为-1804Pa,在现有结构基础上,其负压值降低约6.4倍。(3)收缩环状结构负压装置最优尺寸为X=40,Y=1mm,湍流动能值为0.0604242,负压压力值-2466.53pa,速度值2.53417m/s。相对于现有负压装置,其负压压力值提高了约8.8倍,速度值提高了约22.7%,湍流动能值提高了约2.28倍。提出的三种改进型结构负压排屑装置最大程度的降低了前分离区域能量损耗,增强了负压排屑能力,对三种结构对比分析,收缩环状结构具有最好的抽屑效果,为更好地应用于机械加工领域,对收缩环状结构参数优化设计,提出了复合椭圆型收缩环状结构,最终确定复合椭圆中心距离喷嘴70mm处时,具有最好的抽屑效果;湍流动能值0.091,负压压力值为-2494.04pa,速度值为2.54133m/s。相对于现有负压排屑装置,其负压压力值提高了约8.8倍,速度值提高了约22.7%,湍流动能值提高了约3.4倍,证明了该结构具有最好的抽屑效果,最大程度的降低了前分离区域能量损耗,增强了负压排屑能力,为深孔加工制造工艺优化提供了技术思路。