在金属零件表面加工出尺寸在微米级的表面织构,代替传统的表面强化处理工艺,不仅可以缩减成本,同时对零件的承载能力、耐磨性、摩擦性能以及抗粘附性等性能有巨幅的提升。但此类结构尺寸微小,数量多为群结构,形状各式各样,且加工所用的材料通常为金属,有时为满足使用,会使用一些特殊材料(钛合金、镍、硬质合金、不锈钢等),这给加工带来了一定的困难,成为制约高科技产品的瓶颈,亟待解决。为实现金属表面微织构的高效高精度加工,本文在微细电解加工的基础上,结合超声能场,提出一种新的加工方法——径向超声能场激励微细电解加工,利用超声振动作用而产生的微射流的冲击,改变间隙内的流场流动状态,促进加工区内电解质的更新,并增强间隙中的电场分布,从而改善微织构的表面质量,材料去除率和粗糙度。论文主要研究内容如下:(1)阐述了径向超声能场激励微细电解加工的运动规律及其间隙特性。通过对阴极的椭圆振动方式、间隙微射流在纵向和横向上所产生的冲击的研究,揭示了径向超声在改善表面微结构成形质量上的优越性,并通过SEM拍摄成型凹坑壁面进一步证实了该结论。(2)进行了有/无径向超声能场激励下的微细电解加工工艺实验,研究不同电参数对微细阵列凹坑成形尺寸精度、成形一致性和材料去除率的影响规律。结果表明,施加超声振动后,加工的凹坑深度增大45%-50%,横截面积增大40%-45%;且随着加工电压从9 V增加到12 V,无径向超声能场下微细电解加工的凹坑底部粗糙度从0.310μm增加到0.616μm,径向超声能场激励微细电解加工的凹坑底部粗糙度从0.233μm减小到0.177μm。(3)分别搭建间隙压力检测系统和电流检测系统,检测两种加工方法下间隙压力对加工性能的影响以及电流对钝化膜产生/破坏的影响。间隙压力检测结果表明,在一个振动周期内,微细电解加工的间隙压力变化曲线接近于一条直线,且电压从9 V增加到12 V时,其峰值压力从0.05 MPa增加到0.08 MPa;径向超声能场激励微细电解加工的间隙压力变化曲线近似于正弦曲线,当电压从9 V增加到12 V时,其峰值压力从0.76 MPa增加到1.01 MPa。电流检测结果表明,超声振动对钝化膜击穿破坏的时间存在着一定影响。当电流密度较小,即加工间隙较大时,钝化膜的破坏时间随着电流密度的增大迅速减小,而当电流密度继续增大到一定程度时,钝化膜的破坏时间最后将会趋于一个稳定的值,为0.109 s。(4)基于加工工艺参数,采用响应面预测分析法系统研究不同参数对加工后阵列凹坑粗糙度、材料去除率等目标参数的影响规律,建立目标参数下的数学模型,为一定要求的典型结构件加工提供更优的工艺方案。结果表明,在论文实验参数设定范围内,去除率最大时的最优参数分别为电压14.08 V,旋转速度0.15°/s,脉冲频率5.70 Khz,加工间隙59.54μm,对应的去除率为0.0596 mm~2;粗糙度最小时的最优参数分别为电压13.40 V,旋转速度0.15°/s,脉冲频率5.35Khz,加工间隙57.76μm,对应的粗糙度为49.895 nm。同时,基于该优化参数组合进行了实验验证,去除率仿真与实验的误差为0.8%,粗糙度仿真与实验的误差为2.4%,说明拟合的结果比较可靠。