电解加工是目前应用于冷却孔成形较为广泛的特种加工方法之一,材料去除是通过电化学反应使工件在电解液中以离子的形式发生持续的阳极溶解,电解加工过程中通电产生的焦耳热以及电化学反应生成的气体和热量,都会对工件表面的电流密度产生影响,进而改变冷却孔的尺寸形貌。因此,本文通过多物理场耦合仿真和实验观测对电解加工冷却孔的成形机理进行研究,依据对流传热数学模型和气液两相流理论,分析了电解加工区域的气体体积、温度和电流密度分布规律,并进一步研究多物理场耦合下,不同工艺参数对冷却孔尺寸形貌的动态成形规律的影响。通过对电解加工机理的研究,建立掩膜电解加工仿真模型,分析掩膜结构对于工件表面电流密度分布的影响,并对不同掩膜条件下冷却孔的电场分布和尺寸特征变化规律进行研究。仿真结果表明:掩膜结构能够极大的改善冷却孔入口区域电场分布,减小电流的杂散腐蚀;冷却孔的入口半径和锥度会随着掩膜直径的缩小而减小,掩膜高度的变化对冷却孔的成形精度影响较小。基于对流传热数学模型和气液两相流理论构建了多物理场耦合仿真模型,对电解加工冷却孔平衡状态下的气液两相流场、温度场和电场的分布规律进行研究。分析不同工艺参数条件下加工间隙内温度、气体体积分数和电流密度分布。仿真结果表明:随着加工电压和电解液浓度的增大,会引起加工间隙内部电解液温度和氢气体积分数的增大,并在加工区域的“拐角”处形成积聚,电流密度分布均匀性差;湍流状态下电解液流速增大是有利于热量和气体的更新,但是过快的流速会造成剧烈的“涡流效应”降低电解液的更新速度。根据多物理场耦合仿真模型,得到工件表面电流密度分布,并建立阳极边界运动关于电流密度的数学模型,分析不同工艺参数条件下电解加工冷却孔的尺寸大小和形貌的动态成形过程。仿真和实验的结果表明:冷却孔的入口处尺寸较大,出口处尺寸较小,中间部分较为稳定;冷却孔尺寸形貌受加工电压、电解液浓度和电极进给速度影响较大,湍流状态下电解液流速变化对冷却孔动态成形影响较小。最后,借助Design Expert中响应曲面模块开展了中心复合试验设计,建立了加工电压、电解液浓度、电极进给速度等输入变量与均值半径和锥度等性能指标的二阶响应模型,通过电解加工冷却孔实验和仿真的回归方程进行误差分析,验证了多物理场耦合仿真模型的有效性。