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随着地铁、地下通道等重大工程的发展，隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，TBM)得到了广泛应用。滚刀是TBM的关键部件，而刀圈是滚刀的重要零件。在整个掘进过程中刀圈始终与岩石相接触，工作环境极其恶劣，是整机失效率最高的部件，刀具的消耗量对隧道掘进施工进度和施工成本的影响至关重要。TBM刀圈的主要失效形式是磨损，为了提高刀圈的寿命，对刀圈进行强化处理。喷丸是一种用来提高材料疲劳性能的表面强化工艺，其实质就是通过改变材料表面的完整性来增强材料的耐磨性、抗疲劳和断裂能力。因此，开展刀圈材料的喷丸工艺研究对提高刀圈寿命具有重要意义。 H13钢是目前广泛应用的热作模具钢，因其具有良好的红硬性和耐磨性，目前刀圈多采用H13钢制作。DC53冷作模具钢中有较高的含碳量及合金元素，具有较高的强度及耐磨性，因而作为刀圈的优选材料。本文以H13钢与DC53钢为研究对象，研究喷丸压力、喷丸角度和覆盖率对两种刀圈材料硬度、残余应力以及表面粗糙度的影响;采用ABAQUS软件建立数值模型开展喷丸工艺仿真研究，并通过试验验证仿真模型的准确性，进而研究了不同喷丸工艺对H13钢残余应力的影响规律。 研究结果表明:随着喷丸角度和喷丸压力的增大，H13钢和DC53钢表面的硬化层和残余压应力深度增大。在喷丸压力为0.55MPa，喷丸角度为90°时，H13钢的最大残余压应力值和残余压应力层深度分别为-1182.57MPa和480μm;H13钢的硬度最大值和硬化层深度分别为60HRC和240μm。DC53钢的最大残余压应力值和应力层深度分别为-1083.09MPa和410μm，DC53钢的硬度最大值和硬化层深度分别为63.4HRC和290μm。可知，H13钢的最大残余压应力值及层深均大于DC53钢，而DC53钢的最大硬度值及硬化层深度均比H13钢的大。考虑喷丸工艺参数对两种材料表面的残余应力、硬度、粗糙度的影响，得到较优的喷丸工艺参数组合为喷丸压力0.5MPa，喷丸角度为90°。通过对H13钢喷丸残余应力的仿真与试验结果对比发现:二者吻合性良好，验证了仿真结果的准确性，为H13钢喷丸工艺的优化提供了参考。