针对加工某微小装置的局部微尖槽形状精度难以保证的问题, 提出一种多工位尖角电极电火花成形的方法。以304不锈钢为工件材料, 选择纯铜和铜钨合金(W75%)作为电极材料并进行试验比较。为减小电极损耗和重复定位误差对加工精度的影响, 采用慢走丝电火花线切割加工多工位尖角电极, 然后利用多工位尖角电极电火花成形夹角为16°、深度为0.36 mm的微尖槽。结果表明: 采用较低进给速度, 恒速多次线切割的方法能制作出质量较好的多工位尖角电极; 尖槽成形精度随着工位数的增加而提高, 且相同工位数时由于铜钨合金电极的低损耗性能使尖槽成形精度更好。最终采用6工位的铜钨合金电极成形微尖槽角度为16.3°, 相对误差1.9%; 深度为0.356 mm, 相对误差1.1%, 形状精度也较好。该方法可以满足某微小装置中微尖槽部分的加工精度和使用要求。

针对具有复杂微尺度凹槽结构的高硬度模具钢型腔难以加工的难题，提出了一种多工位组合电极电火花成形的新方法。以某种聚合物微流控芯片模具型腔为研究对象，选用NAK80模具钢为型腔材料，铜钨合金（W75%）为相应的微凸起结构电极材料并经由高速铣削加工。为降低加工难度及保障加工质量，对复杂微凸起结构进行分解，形成2组4工位组合电极；采用周铣、端铣交替进行的工艺使微凸起上表面的毛刺连续发生塑性变形从而减小和去除微凸起结构顶端的加工毛刺。最后， 利用制备好的多工位组合电极，采用变换工位代替更换电极的加工方式，通过精密电火花成形，依次完成粗、半精与精加工。结果表明：加工的凹槽侧壁与底面垂直度较好，宽度、高度误差在3 μm以内，根部圆角在15 μm以内，可以满足成型聚合物微流控芯片的使用要求。

通过电火花加工技术,采用分层铣削加工方法,利用形状简单的圆柱电极,实现了Au黑腔侧表面方形诊断孔的加工.通过对分层厚度的控制,将放电区域控制在电极底部,避免了电极侧面放电对诊断孔尺寸的影响.通过扫描电镜对诊断孔形貌进行检测,采用奥林巴斯测量显微镜测量诊断孔尺寸,结果表明:孔的尺寸加工精度可控制在±5 μm,诊断孔边缘清晰,无毛刺及锯齿形状.

研究了三维微型腔模具的制备方法。该方法基于微型双工位分层实体制造工艺(DLOM), 通过多层铜箔二维微结构叠加拟合出三维队列微电极, 将制备的微电极用于微细电火花加工来制得三维微型腔模具。首先, 利用线切割对100 μm 厚的多层铜箔进行逐层切割, 获得多层二维微结构。然后, 通过真空压力热扩散焊对多层铜箔二维微结构进行连接, 叠加拟合出三维队列微电极。最后, 在电压80 V, 脉冲频率0.2 MHZ, 脉冲宽度800 ns, 休止脉宽4 200 ns的作用下, 将上述工艺制备的三维队列微电极用于微细电火花加工, 获得表面质量良好、形状与尺寸精度较高的三维微型腔模具。为了有效减少电极损耗对加工精度的不利影响, 使用队列电极中的微电极依序对三维微型腔进行了加工。基于上述研究结果, 制备了两种形状的三维队列微电极并通过微细电火花加工获得了表面粗糙度Ra为0.48 μm的三维微型腔模具。与目前主流的微细电极逐层扫描放电加工三维微结构的工作方式相比, 提出的三维微电极只需进行上下往返式加工便可获得三维微型腔模具, 工作效率高且损耗低。

设计了一种新的光机结构，以使超小型光学遥感器在宽温度范围及恶劣的动力学环境下能够良好成像。研究了该结构中的核心部件-主镜组件的支撑结构的设计原理和实现方法。通过对主镜室初始设计方案的力、热特性分析， 说明了主镜传统支撑方式的局限性。然后，以挠性支撑原理为基础设计了一种新型的适用于小口径反射镜支撑的挠性反射镜支撑结构，对该支撑结构的温度适应性及组件的模态进行了有限元分析，说明了采用这种反射镜挠性支撑结构能够满足设计指标要求。最后，论证了小型光学遥感器主镜室的加工及具体实现方法。对装配后的主镜组件进行了热冲击试验和温度拉偏试验，结果表明: 在-60 ℃～80 ℃进行热冲击试验后，主镜不会出现炸裂现象; 而在-20 ℃~50 ℃温度下，反射镜面形精度RMS仍保持在 0.025λ(λ=632.8 nm)水平。 得到的结果验证了主镜室的设计可以满足小型光学遥感器的应用环境要求。

采用电火花成型加工技术,在黑腔芯轴侧表面加工平台。采用白光干涉仪对平台表面轮廓及粗糙度测量,结果表明: 平面部分表面粗糙度小于0.5 μm,最大峰谷高度小于15 μm。通过奥林巴斯测力显微镜对平台尺寸测量,结果表明: 平台的轴向尺寸加工精度可控制在±10 μm,同一电极加工的平台尺寸一致性可控制在±2 μm。分析了电极损耗对零件形状精度的影响规律以及平台表面粗糙度的影响因素,并通过负极性加工去除电极损耗对平台尺寸精度的影响。

通过电火花加工技术,采用含碳较高的煤油作为电介质,利用导电性能及加工性能较好的紫铜作电极材料,实现了SiO2/CH/Au复合黑腔侧表面方形诊断孔的精密加工。采用OLYMPUSSTM6测量显微镜对诊断孔尺寸,结果表明:孔的尺寸加工精度可控制在±10μm 内,同一电极加工的诊断孔尺寸一致性可控制在±5μm 内。采用扫描电镜能谱分析SiO2/CH/Au加工导电层的成分,结果表明:电火花加工过程中,由于电介质分解生成游离态的碳以及电极材料铜熔融后沉积在CH 和SiO2层表面,形成辅助导电层。通过加工辅助导电层,产生的瞬时高温使SiO2和CH 层熔融气化,从而实现对绝缘层的加工。

研究了利用常规电火花线切割技术加工薄镍板微小结构的方法。利用慢走丝电火花线切割加工机床对厚度为0.6 mm镍板上的Meso尺度结构进行了加工试验。以机床现有的工艺条件对零件进行试切割, 对试切割后的尺寸精度和表面质量进行测量分析, 在此基础上通过对放电能量、冲液压力、切割速度等机床参数的调整改进加工工艺。探讨了在200 μm缝宽范围内进行多次切割的方法, 并对切割次数进行合理优化、合并。试验结果表明：慢走丝线切割加工对小于机床设定厚度的薄板Meso尺度结构仍可进行稳定加工; 通过多次切割的方法可提高表面质量。在200 μm窄缝范围内进行5次常规切割, 加工后的表面粗糙度值Ra为0.54 μm; 在保证表面质量的前提下, 将5次切割合并为3次切割, 加工后的表面粗糙度值Ra为0.62 μm, 加工时间缩短了30%左右。该技术可为电火花线切割加工其他材料薄板微小零件提供支持与参考。

为解决微细电火花加工过程中由于频繁出现的放电信号严重畸变、放电状态不稳定甚至突变等造成的放电状态难于准确检测的技术难点，在分析和研究传统的微细电火花加工放电状态检测方法的基础上，结合系统辨识和模糊逻辑理论，提出了微细电火花加工放电状态逐级映射检测原理和方法。对实时采集到的极间电压和电流信号，通过模糊运算判别采样点的放电状态，再将采样点放电状态值映射为放电状态矢量，并对该矢量进行统计得到“短路率”和“火花/电弧率”，经过模糊推理辨识出各分析周期的放电状态。实验表明，该检测方法准确性高、运算量低且运算速度快，与平均电压法相比，效率提高22.2%。检测结果可为微细电火花放电加工过程的实时控制提供系统放电状态的反馈输入，保证了加工控制系统的稳定性和准确性。

为实现电火花加工小孔圆柱度误差的合理控制，通过工艺试验研究了放电参数与小孔圆柱度间的规律。提出了多截面直角坐标测量方法，用线切割对已加工小孔的工件进行轴向和径向切割，以产生反映小孔特征的母线基准和圆基准；然后，用万能工具显微镜对这两个基准上的特征点进行测量，最终实现小孔圆柱度的定量评定。在此基础上，采用正交试验研究了放电参数(开路电压、电流，脉宽，脉间，抬刀周期)对小孔圆柱度的影响。结果表明，脉宽对圆柱度的影响最为显著，开路电压次之，其余3个参数的影响较弱；实验获得了以圆柱度误差最小为评价目标的一组放电参数：开路电压110 V，电流0.6 A，脉宽150 μs，脉间120 μs，抬刀周期1+2 s。验证实验得到了平均半径为0.301 84 mm的小孔，其圆柱度误差为0.021 mm，说明用该方法控制电火花加工小孔的圆柱度是有效的。