抛丸器是整个抛丸机最核心的部分,也是直接进行抛丸工作的核心部件,叶片作为抛丸的直接承载结构,其结构、形态以及曲率对丸粒实际抛出时的速度有着重要的影响,是抛丸器中非常关键的零部件。本文针对保定斯潘赛抛丸清理设备有限公司MJ1516型抛丸机抛丸器在使用过程中抛丸效率不高的问题,运用离散元与有限元的分析方法对其叶片进行仿真优化,并将分析结果应用于实际。本文主要研究内容如下:(1)分析了实际生产过程中影响抛丸器弹丸抛出时速度的因素,确定前曲叶片为优化对象。针对影响因素,在满足抛丸工作状态前提下,将前曲叶片优化为曲面与平面结合的形式,设计三种叶片优化方案,最终达到降低弹丸“跳跃”现象、降低叶片磨损程度以及增大抛丸速度的目的。(2)利用SolidWorks三维软件绘制抛丸器的关键零部件三维实体模型,并导入EDEM有限元分析软件中。利用EDEM离散元分析软件对叶片优化前后的抛丸系统进行抛射过程仿真。根据各主要部件的材料属性设定参数,分析了在相同时间节点下不同形态的叶片抛丸时丸粒的速度,得出速度-时间曲线。对比三种优化方案在不同时刻下丸粒的运动状态以及最大速度-时间曲线和平均速度-时间曲线,并分析了曲线各个转折点产生的原因并得出三种方案中弹丸的绝对抛出速度。(3)利用ANSYS/LS-DYNA分析软件对三种速度下单个丸粒与待清理件(铝合金板)间的碰撞运动进行碰撞分析。使用LS-PrePost对分析后的碰撞模型进行后处理,得到三种速度下产生最大碰撞力时的等效位移云图和等效应力云图。由碰撞等效位移云图分析可知,三种优化方案铝合金板的最大变形位置均出现在丸粒与铝合金板表面碰撞接触面的中心处,得出碰撞后铝合金板表面的最大位移量;由碰撞等效应力云图分析可知,铝合金板最大应力位置出现在丸粒与铝合金板表面碰撞的中心处,得出碰撞后铝合金板的最大应力值,三种方案最大应力数值均远小于铝合金板的屈服强度,验证了丸粒与待清理件间发生碰撞且并未发生嵌入以及侵彻的状态而破坏待清理件表面结构。同时,考虑到对待清理件的强化效果,确定了曲-直-曲型叶片为最优方案。(4)通过生产现场试验,使用优化后的抛丸器对单一样块进行清理,得出达到CSa3除锈等级时需要的抛丸时间,抛丸效率较优化前有所提高,优化后的方案可以满足工厂的实际需要。