本文针对现有微细柱面透镜阵列模压模具加工过程中加工效率较低、磨削表面模型不具有通用性、复相陶瓷模具材料去除机理不明确及其加工表面形貌预测知识匮乏等问题,研究了金刚石砂轮表面微细阵列结构的微磨料水射流精密修整和RB-SiC模具材料高效率精密磨削的机理及工艺。提出了微磨料水射流修形过程中的驻留时间求解算法,通过金刚石砂轮的微磨料水射流修形实验,研究了修整工艺,揭示了微磨料水射流修整砂轮的机理。分析了复相陶瓷模具材料各相的力学行为差异,通过纳米压痕实验研究了RB-SiC模具材料各相的去除机理,建立了陶瓷模具材料表面粗糙度预测模型。建立了微细阵列砂轮表面形貌模型,揭示了精密磨削微细柱面透镜阵列模具的表面复映机理,优化了超精密磨削工艺。提出了陶瓷模具材料的粗精集成磨削工艺,进行了正弦型微细柱面透镜阵列的磨削实验,获得了高形状精度和高表面质量的模具表面。从而解决现有陶瓷模具材料微细柱面阵列超精密磨削加工制造中存在的加工效率低,面型精度和表面质量不易控制等关键问题。研究了微磨料水射流单一工艺参数和工艺参数间的交互作用对砂轮表面微细沟槽的去除深度和去除宽度的影响规律。结果表明在射流初始核心段内,去除深度和去除宽度随着射流压强的增加而增大,去除宽度随着靶距的增加而增大,靶距对去除深度影响较小;去除深度和去除宽度随着砂轮线速度的增加而减小;去除深度和去除宽度随着磨料流量和加工次数的增加而增大。建立了单位去除函数的理论模型,试验结果表明去除函数呈余弦分布,具有较好的稳定性。采用Tikhonov正则化算法求解驻留时间,应用边缘平滑延拓算法减小了算法中的边缘效应。应用加工预测曲线预报加工结果,修整试验结果表明修整试验的结果与理论预测值相吻合,偏差值可控制在0.6%以内。研究了微磨料水射流修整金刚石砂轮的机理,砂轮表面材料去除方式主要包括砂轮磨粒脱落和结合剂材料的塑性去除,造成这种选择性去除的原因是金属结合剂金刚石砂轮中金刚石磨粒和青铜结合剂的强度差异。获得了 RB-SiC中Si相和SiC相的脆塑转变临界深度,SiC相的脆塑转变临界深度低于Si相。静水压力导致Si相变,提高了 Si相的脆塑转变临界深度,有利于改善Si相的塑性加工性能。建立了 RB-SiC的磨削表面粗糙度解析模型,揭示了表面粗糙度值随着磨削表面塑性域磨削比例的增加而降低的影响规律。考虑了 RB-SiC材料各组成相的脆性域和塑性域去除机理的表面粗糙度模型预测误差为5.87%,远小于使用传统模型的预测误差,该模型对质量可控的RB-SiC精密磨削具有重要的应用价值。重构了砂轮表面三维形貌,建立了微细阵列结构砂轮的磨粒磨削运动模型,根据磨粒运动轨迹,数值模拟三维表面形貌。实验验证了不同磨削条件下表面形貌理论模型,比较了模拟表面微观形貌和磨削测量表面形貌之间的误差,结果表明仿真截面轮廓与实测截面轮廓吻合度高,轮廓高度特征预测精度为97.1%。研究了对刀误差和砂轮磨损量对正弦型微细柱面透镜阵列成形磨削面形误差的影响规律,应用微磨料水射流加工的微细阵列结构金属结合剂和树脂结合剂金刚石砂轮,采用粗精集成磨削方法,开展了微细柱面透镜阵列模具精密磨削实验研究。正弦型微细柱面透镜阵列的面型误差小于6 μm,表面粗糙度小于0.04 μm。金属结合剂和树脂结合剂砂轮的磨损量分别为90 nm和40 nm。因此,该方法可有效降低对刀误差和砂轮磨损对加工精度的影响,在保证加工质量的同时大幅提高磨削效率。