鱼鳞结构化表面在流体中运动有着良好的减阻效果,但是如何在实际工程应用中制造出鱼鳞结构化表面成为了诸多学者关注研究的问题。目前,对于制造结构化鱼鳞表面主要的方法有超声振动辅助铣削法、微热压技术、软刻技术、微塑铸法以及激光雕刻技术等,但是这些方法都存在着各自的不足之处,比如其中微热压技术在硬度较大的材料上有着局限性,而且在精度和质量无法保证,激光束加工的成本过高且效率低,无法实现大批量的生产。磨削加工可以实现难加工材料的加工以及高效大批量生产。为了实现结构化外圆鱼鳞表面的磨削,基于拓扑学理论开展了结构化砂轮的设计与制造以及结构化外圆鱼鳞表面的磨削机理研究。因此,通过对鱼鳞鳞片表面的形态与随行波结构结合进行分析,分析鳞片单元的轮廓与排布以及随行波结构的形态,提取相应的特征参数,建立外圆鱼鳞表面的几何模型,结合磨削原理讨论鱼鳞表面的创成条件,最后从拓扑学的角度出发设计并制造出结构化鱼鳞砂轮。通过建立磨粒的轨迹方程,使用MATLAB软件进行结构化鱼鳞表面的磨削过程仿真,验证理论的合理性与可行性,探讨了影响结构化鱼鳞表面创成的相关因素。采用电镀工艺对设计的结构化鱼鳞砂轮进行制造,对砂轮制造过程中的相关问题进行讨论与分析,并提出解决方案。最后使用制造出的结构化鱼鳞砂轮进行磨削试验,验证了设计理论与方法的可行性并对磨削后的砂轮表面缺陷进行了分析。研究结果表明:根据鱼鳞表面的形态以及工程实用情况设计的两种排布方向的结构化鱼鳞砂轮可以在外圆工件上磨削出对应的鱼鳞结构化表面,磨削出的鱼鳞表面的尺寸和周期与给定的鱼鳞结构化表面特征参数基本一致。制备出的结构化鱼鳞砂轮上磨粒簇分布比较均匀,与镍层结合良好。当给定的磨削参数符合磨削出鱼鳞表面的边界条件可以磨削出相互搭接的结构化鱼鳞表面。通过改变不同的砂轮转速以及磨削深度磨削出的鱼鳞单元呈现出了相离、相接和相交的搭接状态。