普通砂轮表面的磨粒呈现随机排布，使得大量磨粒无法真正参与磨削工作，而且砂轮表面的容屑空间难以控制，导致了磨削过程中砂轮工作表面易阻塞、磨削温度高、法向磨削力与切向磨削力之比大、磨粒易脱落和砂轮性能不能充分发挥等问题。本文将仿生学中的叶序理论与磨削机理相结合，通过光刻技术和复合电镀技术，使磨粒按葵花盘籽粒分布形式均匀地排布在砂轮，实现了砂轮磨粒的有序化排布，这对提高砂轮性能有重要的意义。本文首先依据仿生学叶序理论设计出了一种基于葵花盘籽粒排布的工程化砂轮并进行了砂轮的制备。研究了H.Vogel数学模型中叶序发散角、叶序系数k对籽粒排布的影响，通过H.Vogel数学模型描述磨粒的排布结构，并利用三维造型软件UG设计出了磨粒叶序排布砂轮。提出磨粒叶序排布砂轮的制备方法，总结了掩膜的制备流程及电镀工艺流程，实验研究了掩膜孔径及厚度对上砂质量的影响、电镀液成分及电镀工艺参数对镀层质量的影响，利用光刻技术和电镀工艺制备出了不同叶序参数k的磨粒叶序排布砂轮。然后通过数学分析软件Matlab对砂轮表面磨粒的运动轨迹进行仿真分析，分别研究了叶序系数、进给速度、砂轮转速对磨粒轨迹的影响；分析了磨粒的运动轨迹对工件表面粗糙度和磨削力的影响。最后利用有限元仿真软件DEFORM-3D对磨粒叶序排布砂轮的磨削加工过程进行仿真分析。通过对相同磨削条件下不同叶序系数的砂轮的磨削过程进行仿真，结果表明：通过控制叶序系数可以有效地降低砂轮磨削力和提高砂轮磨削加工质量。通过改变某一磨削参数（主要包括进给速度vw、砂轮转速n s、磨削厚度ap）对叶序砂轮（k=0.38）和无序砂轮分别进行磨削仿真，结果表明：相同磨削条件下叶序砂轮磨削性能优于无序砂轮，合理选择叶序系数及磨削条件能够提高叶序砂轮性能。