目前13号车钩在货用列车的车钩使用中占有较大比例。作为机械构件,车钩的故障情况时有发生,严重影响铁路的正常运输,并造成较大的经济损失,因此其维护保养工作尤为重要。然而为保证车钩检修工作地顺利进行,检修前的清理工作必不可少,它能有效地保证车钩表面质量,便于后续探伤、喷漆等工作。喷丸处理已在表面清理、表面强化、材料成型等工程应用中广泛使用,其中表面清理作为喷丸工艺发明以来重要的应用方向,在表面清理方式中占有不可或缺的重要位置,并已大量应用在管道、桥梁、船舶、焊口等金属构件的除锈除污工作上,保证了零件达到足够的清洁度、粗糙度等表面质量要求,因此大多采用此类方法来进行车钩检修前的表面处理工作。在实际的喷丸处理过程中,一般根据工件材料、附污程度、粗糙度要求等因素选定喷丸参数,以使工件获得合适的表面质量,在选定过程中还应考虑喷丸效率、能量利用率等因素,以符合实际生产要求。其中喷丸的工艺参数一般有:喷嘴类型、弹丸材料、弹丸尺寸、气源压力、喷嘴—靶材距离、喷嘴—靶材相对移动速度等,而喷丸作业最终是以弹丸撞击靶材以完成清理、强化等目的,所以颗粒在靶材上的撞击位置、分布规律等将会直接影响喷丸结果,因此保证优异的颗粒分布质量是优化喷丸过程的重要途径。在现有喷丸的相关研究中,喷丸的功能性研究主要围绕颗粒撞击的结果与原理,而共性研究则主要围绕喷嘴类型、喷嘴尺寸、颗粒速度等参数的选择,在各自分析的领域里寻找规律并做出优化,其中大多数的研究也仅对喷丸过程在某一阶段的状态进行分析,例如在喷嘴对颗粒的加速、颗粒对靶材的撞击、靶材强化机理等研究上,对颗粒分布的研究较少,且少有全局分析的研究,因此为了研究喷丸过程中的颗粒分布特性,提出一种Fluent与Matlab结合的方法,分析了喷嘴在连续喷打后的颗粒分布结果及规律,并优化了在实际应用时产生的问题,以提高喷丸效率与喷丸质量。本文的主要研究内容如下:1)对定点喷打过程做CFD仿真,得到不同喷嘴下的颗粒分布情况,并研究入口压力、靶材距离、喷打角度对颗粒分布的影响。2)对定点喷打结果进行叠加计算,得到连续平移喷打的仿真模型,对比了喷嘴匀速和变速平移情况下的颗粒分布特性,进一步分析连续喷打时不同路径间距对路径间颗粒分布的影响,并利用连续喷打的数学模型验证仿真模型中的叠加方法。3)在平移喷打的仿真模型基础上,添加Solidworks的API接口技术与Matlab的插值方法,应用于任意复杂曲面靶材的转动喷打模拟,并以方型柱体为例,分析转动速度对转动喷打后颗粒分布的影响,并提出变速转动喷打方式以改善颗粒分布质量。4)利用转动喷打模型计算13号车钩的完整喷打过程,喷嘴相对于车钩以螺旋下降的方式进行喷打,计算与分析匀速转动时的颗粒分布结果,并利用转速与颗粒分布的规律,提出13号车钩的变速转动喷打方式,优化13号车钩旋转喷打的清理过程,提高车钩喷丸的效率与质量,并根据实际喷丸工艺与车钩清理要求给出一组优化后的喷打速度。