喷丸强化能大幅度提高产品疲劳断裂以及应力腐蚀断裂抗力、质量和寿命，能产生巨大的经济效益，因此深受各国政府和科研机构的重视。自20世纪80年代以来，作为表面改性技术之一的喷丸强化技术迅速发展，已广泛应用于飞机制造、化工、塑料模具、石油开发及工程机械等部门。由于复杂型面、内腔以及内孔的喷丸加工工艺复杂，所以对喷丸强化设备的自动化程度要求很高，其设备是一个集多学科技术于一体的高技术系统，其应用情况标志着一个国家高科技水平和工业自动化的发展程度。随着航空、航海、石油、军械等制造业对其关键零部件的抗疲劳和耐应力腐蚀能力的要求不断提高，喷丸强化技术应用对象正在从简单型体零件过渡到复杂型面及型腔零件。而目前国内数控喷丸强化设备主要依靠进口，国产设备无法满足复杂型面喷丸强化的工艺要求。这就对复杂型面喷丸强化设备的研究提出了迫切的要求，因此对复杂型面喷丸强化设备进行研究具有很高的经济意义和现实意义。本课题通过对五轴气动式喷丸机床的研究，设计多轴机械手与数控回转工作台运动，使机床达到具有对复杂型面喷丸强化的能力。设计了旋转喷枪装置，并基于Solidworks完成其各部件的建模以及装配，通过在机械手末端加装旋转喷枪，可满足对内腔以及孔喷丸强化的要求。喷丸设备采用以太网通讯的开放式数控系统，设计了以TMS320F2812芯片为控制核心的五轴步进电机运动控制卡，运动控制卡硬件设计包括基于DSP的运动控制电路设计以及以太网通讯电路设计。通过对五轴气动式喷丸机床的研究，其功能可实现对弹丸流的位置及角度、移动速度的实时、精确控制，解决复杂型面零件喷丸强化时不能精确控制喷枪与零件表面距离、喷丸角度的不足之处。在满足加工工艺要求的同时，让工件的装夹变得容易，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高生产效率。本论文通过对喷丸设备机械手的机械系统、驱动传动系统和控制部分的设计，以及旋转喷枪装置的设计，理论上实现了喷丸强化设备具备对复杂型面零件的加工的能力。