随着磨料水射流技术的发展，水射流加工的应用也越来越广。但是其加工过程中会出现多种的特殊的加工问题，比如表面余纹、拖尾、粗糙度的变化、切口锥角等。这些都直接影响到水射流的应用和发展。本文的主要目的就是通过对磨料水射流切割的过程进行动力和能量分析，结合试验结果进一步建立磨料水射流切割过程中的加工质量问题的数学模型。分别建立了余纹圆弧模型、表面粗糙度模型、切口轮廓模型以及切割能力模型。上述模型都是切割参数（切割速度和切割压力）的变量。为后续的新产品开发的自动参数选择的数据库做准备。余纹圆弧模型通过射流束在切割过程中的受力分析，得出磨料水射流切割过程中射流束的偏转与切割速度和切割压力的关系。由于射流的偏转会在切割表面留下相应的余纹，通过对切割表面余纹的实验分析，验证了上述受力分析的正确性。并且得出了切割304不锈钢和铝6061的余纹偏转的准确参数。这样就可以成功预测不同切割压力和切割速度下的切缝表面余纹的半径。同时由于切割过程中的射流束的偏转会导致拖尾的产生，通过余纹圆弧的模型可以准确的预测拖尾的大小、以及射流最大的偏转角度。这样，就可以通过将喷嘴偏转一定的角度进行补偿切削以消除拖尾的模型，并且该模型通过实验得到验证。本文认为切缝表面的波纹是由切割过程中圆弧状的射流束振动前进切割产生的，并通过该理论来建立切割表面的粗糙度与切割参数（切割速度和切割压力）之间的关系模型。通过实验分别得出切割304不锈钢和铝6061在该模型下的准确参数。通过该方程可以很好的预测不同材料在不同的切割速度和切割压力下的粗糙度分布。反过来可实现在不同切割表面质量的要求下选择最大切割速度，以实现切割过程的效率提高。理论推导和实验结果共同验证了水射流切割表面的纹理和粗糙度的形成的主要原因就是圆弧状的射流束结合设备和工件在切割过程中的振动造成的。该模型和方程解释了切割表面波纹形成的机理也为提高切缝表面质量提供了改进方向。本文还通过理论分析和ANSYS软件中的FLUENT流场分析，得出射流束中的粒子能量分布特点以及射流切割过程中能量的转移，推导出射流束切割时切缝轮廓特点。得出切缝轮廓对应射流束中的能量集中程度分为平均斜率相差很大的两段的结果。并且通过切割实验得出在切割304不锈钢的时候其拐点的宽度均在0.5mm处的结果。同时根据实验结果分析将切口轮廓近似为两段折线的组合。并建立了切口的两段折线模型的方程。通过实验验证得出该模型可以很好的预测磨料水射流切割时候的切口轮廓。通过切口轮廓的数学模型的建立，可以得出在射流侧向倾斜切割以减小切割表面的锥角时所需要倾斜的角度模型。并且通过了实验验证。在研究切口轮廓的过程中，同样得出射流的切割能力模型（切割速度和切割深度的乘积），以确定不同切割切割参数下的最大切深，以及在特定切深切断时的最大切割速度。通过对切口锥角的数学模型的建立，还可以得出通过切割头倾角补偿消减切口锥角的数学模型。并且通过实验结果和预测值的比较，认为该模型以及上述切口轮廓模型是正确的。并且可以实现高速切割的同时保证补偿侧的切口锥角的消减。综合上面几个数学模型，可以得出在确定切割压力和切割速度下的最大切深、拖尾、表面粗糙度分布、切口轮廓等磨料水射流切割时的切口特征。并且还能够得到切割方向上的补偿角度值以及切口锥角值。通过切割头的补偿，实现拖尾和切口锥角的消减。根据上述四组数学模型，通过VB编程，得出切割304不锈钢时的数据库。可以实现在最大切断速度、确定最大表面粗糙度的切割最大速度、消除锥角和拖尾的补偿角度等预测。根据文中关于铝6061的分析，其结果也符合相对的模型，只是特征参数有变化。所以可以通过有限的实验数据，得出不同材质在切割过程中的切口特征与切割参数之间的关系，并可以自动选择最有效率的切割速度和补偿角度，以实现高速度下的精密加工。