磨料水射流抛光加工是在磨料水射流切割基础上演变而来的一种新型特种加工方法,相比于传统的机械抛光技术以及许多当代抛光技术,磨料水射流是唯一的一种冷加工方法,具有无工具磨损、无污染、反作用力小、加工柔性高、工件不会产生热变形等优越性。而且,传统的抛光加工技术在加工细长管、异型曲面等复杂零部件时,因其抛光头无法触及,导致其加工难度大,甚至无法实现抛光处理。因此,有必要对磨料水射流抛光加工技术进行深入研究。本文基于液固两相流模型和流体仿真数学模型,通过仿真和实验等手段分别探讨了磨料水射流冲蚀工件的喷嘴内外流场,磨料水射流抛光工艺参数对工件表面质量的影响规律,并在传统的优化方法基础上引进人工智能算法对抛光加工参数进行了优化。主要研究内容如下:(1)磨料水射流液固二相流基本特性研究。基于射流流体理论、小孔口射流及射流边界层基础理论,探究了磨料水射流液固二相流的基本特性、水射流及磨料水射流的主要特征参数,重点探讨了磨料水射流中水射流和磨料射流分别对目标靶件的作用力,分析了磨料水射流冲蚀破坏去除材料的过程及材料去除机理;(2)基于流体仿真数学模型的磨料水射流冲蚀仿真分析。利用Fluent软件数值模拟分析了水射流喷嘴外部流场,探讨了水射流喷嘴外部流体的流动特性,对比了纯水射流和磨料射流在相同条件下冲蚀工件时的速度、体积、压力及壁面剪切力分布特征,并通过冲蚀钢板、生物陶瓷的对比实验进行了验证,进行了磨料水射流冲蚀喷嘴内外流场的仿真分析,研究了变角度、变靶距及变压力下的磨料水射流冲蚀喷嘴外流场的速度、压力及壁面剪切力分布特征,并在相同条件下进行了实验初步验证;(3)磨料水射流抛光工艺参数对工件表面质量的影响研究。基于磨料水射流抛光钢板实验,探讨了磨料水射流抛光工艺参数(射流初始压力、喷嘴横移速度、喷射角度、靶距、磨料流量、横向进给量)对工件表面加工质量的影响,通过正交试验,对实验数据的极差及方差分析,找到了抛光参数最优组合和各参数对表面粗糙度的影响率占比,通过响应面回归分析,建立了抛光工件后表面粗糙度的预测模型,并探讨了抛光工艺参数间的交互作用,最后对抛光工艺参数响应面寻优求解;(4)基于整合的ANN-GPS-SA磨料水射流抛光工艺参数优化。基于BP算法的人工神经网络,建立了磨料水射流抛光钢板BP神经网络预测模型,并利用实验证实了预测模型的有效性,在响应面分析及BP神经网络预测模型的基础上结合人工智能算法(SA,模拟退火算法;GPS,遗传模式搜索算法)对参数进行了优化,然后通过整合的ANN,SA和GPS(ANN-SA-GPS)技术对参数进行了进一步优化,得到了最小表面粗糙度值对应的最佳工艺参数组合,并进行了实验验证,最后对实验结果、回归预测模型结果、SA、GPS及ANN-SA-GPS优化结果进行了评价对比分析。