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。

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。

为了制作三维金属微结构，研究了UV-LIGA和微细电火花加工技术组合的工艺方法。使用UV-LIGA技术制作了准三维金属微结构,然后，对该微结构进行微细电火花加工制作三维金属微结构。使用提出的方法制作出了局部为梯形凸台和锥形凹槽三维微结构的镍模具,给出了梯形凸台和锥形凹槽的尺寸。分析了微细电火花加工中放电参数对表面粗糙度的影响，在工作电压为65 V，标称电容为100 pF时得到了Ra为0.08 μm的微细电火花加工表面。研究结果表明，使用该方法可实现三维金属微结构的制作;通过减小工作电压和标称电容的方法可降低微细电火花加工的表面粗糙度。

介绍了一种等面积分流小孔电火花加工方法，分析了等面积电极放电的电火花加工过程，研究了在等面积电极条件下，等面积单电极与分流多电极加工对加工速度、电极损耗、放电间隙的影响并进行了验证性试验。研究结果表明：小孔分流法加工与单电极加工相比，加工速度略有减小、放电间隙略有变小、电极损耗略有增加，加工效果具有一致性，而且分流法电火花加工有利于小孔电火花加工的尺寸控制。通过等面积分流法改变加工工艺，用电火花机床稳定加工参数进行了比机床稳定加工临界值尺寸还小的小孔加工，试验中采用单电极1 mm×1 mm(总面积为1 mm2)的稳定加工指标，进行等面积分流为3个电极0.577 mm×0.577 mm(总面积为1 mm2)的小孔加工，获得了稳定电火花加工的0.6 mm×0.6 mm小方孔，表明提出的方法是一种有效的小孔电火花加工方法。

研制了一种新型的超小型电磁驱动微机械可调光衰减器(VOA)．该器件采用电磁驱动器转动硅基微镜改变光路实现可调衰减，在结构上采用了全磁性回复，完全摆脱了通常的弹性回复造成的部件疲劳、零点偏移等器件重复性问题．驱动电压为0～5 V，工作范围0～40 dB，插入损耗小于0．8 dB，回波损耗小于－50 dB．器件重要部件采用微细电火花加工(EDM)技术制作，并应用FEA软件进行了结构优化，对衰减响应进行了详尽的理论分析．该VOA设计体积仅为25×10×7mm³，可构成阵列应用于波分复用(WDM／DWDM)系统中各信道的动态信号平衡或网络保护．