机械刻划光栅在光栅的制作过程具有很重要的优势。然而目前对于刻划后的槽形出现弹塑性变形一直是当前研究的重要难点。因此如何控制好刻划后槽形的残余应力及回弹变形对于提高槽形精度具有重要意义。本文以制造中阶梯光栅为研究背景,对主副刻刀错刃机械刻划方法进行研究。首先,基于所用刻刀的类型及安装参数,引入了考虑钝圆的滑移线场模型,给出了尖劈刀的刻划深度模型;介绍了槽形过挤压机制并绘制了主副刻刀槽形轮廓图。拓展了主副刻刀刻划后槽的弹性回弹及残余应力解析建模;分析了机械刻划过程中的加工硬化作用、加工硬化层,给出了加工硬化层与表面显微硬度的经验拟合公式;为后文仿真、试验提供了理论基础和分析依据。其次,利用DEFORM-3D仿真软件对主副刻刀错刃机械刻划过程进行了三维仿真工艺研究;先从主副刻刀刻深组合工艺上分别从副、主刻刀对铝膜材料流动,残余应力,加工硬化,刀具磨损做了分析,得到了最优的“刻深组合方案”。再从主副刻刀错刃机械刻划方法工艺上进行了分析;同时分析了主副刻刀刻划过程中,过挤压现象下材料的流动和残余应力;针对刻划方法中出现的问题,提出了解决措施,并对解决措施进行了仿真验证。最后,针对刻划试验,制作了符合实际刻划需要的主副刻刀刀架,搭建了刻划试验平台。利用激光衍射对刀装置作为对刀手段,将刻划后的槽形通过激光共聚焦、扫描电镜、光栅表面粗糙度测量仪进行相关的检测,得出了主副刻刀刻划后的槽形表面质量优于单刀刻划。根据刻划后槽形表面的问题,反映出试验平台目前存在的问题,并针对问题给出了改进试验平台的方法。运用二维的方法分析三维的刻划过程,利用表面显微硬度仪验证了仿真分析硬度的正确性;通过光学显微镜对刻刀磨损区域进行检测,以及能谱分析槽形表面碳元素的含量浓度,验证了仿真分析刀具磨损的一定正确性。总之,本文的研究对于丰富机械刻划光栅技术具有重要作用。