金属冷压成型精度高,但微结构成型的填充率不高,模芯会因摩擦导致磨损。因此,采用聚晶金刚石（PCD）作为模芯材料,利用其更高的硬度和导热性,对比常用的硬质合金（YG8）模芯,研究不同硬度的铝合金材料的冷压微成型机理。为了解决超硬PCD微加工困难的问题,开发放电辅助微磨削工艺和方法。在研究中,从模芯与工件材料的摩擦磨损机理出发,研究模芯和工件的材料性能和模芯的微结构几何参数对微成型表面精度和模芯磨损的影响,旨在探究高效率和高质量的金属微成型工艺和方法。首先,分别对PCD与YG8和冷压金属间的摩擦磨损性能进行实验分析。结果表明,PCD比YG8与铝合金间表现出更稳定的动摩擦系数曲线,产生更低的平均摩擦系数和更高的金属材料去除,有利于金属塑性变形和降低微成型压力。其平均摩擦系数最高降低45.1%,达到0.2487,金属材料去除最高提高340.0%。其次,基于平均摩擦系数和磨损去除质量建立模芯材料冷压金属微成型的塑性变形理论模型,分析结果表明:PCD模芯比YG8模芯具有更低的冷压压力、更小的尖端磨损和更高的微成型填充率,而且,金属材料硬度和工件厚度也会影响微成型性能。当模芯微结构尺寸为200μm和120°时,PCD模芯冷压厚1 mm和硬度150 HB的Al-7075的表面能破坏压力,变形延伸截止压力和最大压力,比YG8模芯分别减小42%,4%和12%,成型高度填充率提高了4%,而模芯尖端最大磨损深度仅为YG8的15%。然后,基于金刚石的脉冲放电热化学去除机理,开发PCD模芯微结构的放电辅助微磨削加工工艺,实验发现,增加开路电压和限制电流会增大材料去除量,使微结构成型角度变大。但在70 V,0.10 A的放电参数下,优化工艺且补偿砂轮微尖端角度加工约200μm高的模芯时,120°的微结构角度误差可控制在±1.5°以内,表面粗糙度可达到0.434μm,降低72%。最后,利用PCD模芯和YG8模芯对Al-1060和Al-5052进行冷压成型的工艺实验,验证了理论分析的结果。此外,PCD模芯可以降低表面粗糙度108%,相比YG8模芯可以提高成型高度填充率和降低表面硬化层。而PCD模芯微结构形状尺度磨损量仅为YG8模芯的3～7%,具有较高的使用寿命。