人工关节表面的光滑度对其功能和使用寿命有着至关重要的影响,钛合金以其高强度低模量的特性在人工关节设计中被广泛采用,但钛合金人工关节表面多为曲面,目前人工关节抛光主要由手工操作,抛光质量难以稳定。磨粒流精密加工是利用处于湍流流态的磨粒流对工件表面进行加工的一种方法,具有极强的性状适应性,能够对复杂曲面形成有效的精密加工,本文针对钛合金人工关节曲面加工问题,在前期研究基础上提出了一种基于气体补偿的复杂曲面磨粒流加工方法,基于流体体积模型进行了磨粒流流场的数值模拟仿真,通过实验验证该方法的有效性。本文主要工作和成果如下:1.提出了气体补偿复杂曲面磨粒流加工方法,构建磨粒流加工约束流道,基于流体力学理论计算流道内磨粒流的雷诺数,确认了磨粒流处于湍流状态;从单颗磨粒的受力分析和磨粒在流道内的统计学入手,引入曲率及气体补偿的影响因素,建立了材料去除模型。2.利用Fluent对仿形约束流道内磨粒流运动情况进行数值模拟,分别研究了在相同入口条件下,不同气体补偿入口位置及气体补偿绝对压强,对流道内磨粒流运动特性的影响,发现:气体补偿入口在入口区时,磨粒流运动特性分布均匀,气体补偿绝对压强越高,磨粒流运动特性提升越大。3.设计加工观测流道,进行了PIV观测实验,通过图像处理技术得出速度矢量图和运动涡量图,得出结论:气体补偿后,磨粒与工件接触几率增加,磨粒流在流道内呈湍流流动。4.研制了气体补偿复杂曲面磨粒流加工装置,编制加工工艺,进行了加工实验,经过16小时的加工,工件表面粗糙度从865.82nm降到了134.97nm,表面均匀,验证了该方法具有较高可行性和有效性。