抛丸清理工艺是一种表面处理技术,它通过抛丸器叶片高速旋转产生的离心力将弹丸抛落在工件或物体表面,达到清理强化的效果。通过抛丸清理不但可以去除工件表面的锈蚀,清理掉结构件上的焊渣,还可以去掉工件表面上的粘砂、氧化皮等,使工件表面呈现金属本色,消除工件内部应力,增加工件喷漆时的漆膜附着力,达到提高工件表面及内在质量的目的。随着经济的快速发展及抛丸技术的不断提升,越来越多的行业选择抛丸清理设备用于其生产,现有的抛丸设备种类多样,但分离器的形式过于单一,在除锈、去氧化皮和表面强化等方面效果显著,但在清砂方面水平较低。基于此,本论文设计了一款集清砂、除锈和去氧化皮为一体的磁风选式分离器,主要研究内容如下:(1)对弹丸的物理特性和运动过程进行研究。在韧性、形状和粒度、密度以及硬度等方面对弹丸进行分析,得出硬度为40~50HRC、粒径为0.5mm、密度为7.4×10~3kg/m~3的铸钢丸适合抛丸清理。对颗粒的运行轨迹进行了运动学分析,首先分析了弹丸在磁滚筒表面做圆周运动时的受力,得出了磁力最大值;其次对颗粒在风力作用下的垂直和水平运动进行受力分析,得到了颗粒运动轨迹曲线,为下一步风速和风量的确定提供依据。(2)对磁风选式分离器的整体结构和工作原理作了阐述,并对关键部件的结构进行了详细分析。筛类分离装置中,依据颗粒在螺旋轴上的受力状态,对螺旋轴的参数进行设计计算,并对筛分滚筒和流幕形成机构进行了优化设计。磁力分离装置中,根据经验参数论述了磁滚筒的分离效率,并对原有参数进行优化。风力分离装置中,由颗粒在风力作用下的运动状态分析了不同风速对弹丸运动轨迹的影响,确定出风速和风量。(3)对磁风选式分离器进行了仿真分析。对承重部件螺旋轴进行了ANSYS有限元分析,得到螺旋轴及螺旋叶片的应力应变云图,验证了螺旋轴的强度能满足实际生产要求。运用Fluent软件对分离器内的气流进行了单相流场分析,得到了流场速度和压强云图,探明了分离板处的气流速度和压强分布适合颗粒分离;在稳定的单相流场中,将颗粒视为离散相加入,得到不同风速下的颗粒运动轨迹曲线图,确定最佳风速为4.5m/s。(4)对优化设计的分离器样机进行了调试试验。试验结果表明:当风速为4.5m/s时,弹丸和氧化皮的分离率分别为99.2%、97.8%,粉尘浓度由设定的10%降低到5.4%,低于标准灰尘浓度范围,其他各项指标也满足分离器要求。