随着纳米技术的发展,制造具有纳米级特征尺寸和精度的功能性结构或器件成为可能。其中,纳米机械加工技术,如纳米机械刻划加工,为制备纳米结构提供了新的途径。然而,在纳米机械刻划加工中,纳米晶体材料呈现出各向异性的加工特性,无法加工出表面质量一致的超光滑表面。由于加工尺度为纳米级,机械刻划是一个刀具与材料高度耦合的过程。宏观机械加工的许多物理机理与加工工艺不再适用于纳米机械刻划,因此缺乏相关的加工理论,制约着该技术的进一步发展。针对纳米晶铜在刻划过程中呈现出的各向异性加工特性,本文使用分子动力学仿真方法系统地研究其各向异性刻划加工机理,开展晶体铜工件的机械刻划实验,并对比实验与仿真结果。首先,系统地介绍了纳米刻划加工的分子动力学仿真的基本参数,包括经典牛顿运动方程、数值运算方法、势函数、边界周期条件以及系综等。其中重点介绍了纳米晶铜工件材料的仿真建模方法,以及对分子动力学仿真结果进行后处理的晶体缺陷分析方法,以精确辨别材料内部存在的缺陷位置以及种类。同时,对于纳米刻划加工实验,介绍了所采取的样本制备方法以及工艺流程。基于晶体塑性变形、摩擦磨损理论等知识,基于分子动力学仿真研究了纳米晶铜各向异性的刻划加工机理。开展了多种晶体铜结构(单晶铜、双晶铜、多晶铜)的纳米刻划加工过程的分子动力学仿真,研究了工件内部的各向异性微观变形机理,及其与加工力变化、表面形成等的影响关系。并分别探讨了晶向、晶界结构以及晶粒尺寸等参数对纳米晶铜各向异性刻划加工的影响。基于仿真结果,揭示了刻划过程中纳米晶铜各向异性的加工机理。最后,开展了纳米晶铜的机械刻划实验,并与分子动力学仿真结果进行对比与验证。对实验中的样本依次进行了腐蚀、退火、电解抛光、EBSD表征等,制备了实验所能够采用的晶体铜片。使用纳米压痕仪对制备得到的晶体铜片进行了机械刻划加工,分析了刻划过程中的刻划力变化以及刻划形成的工件表面形貌。最后根据纳米刻划的实验结果,与相应的分子动力学仿真结果进行对比与验证,表明本文开展的分子动力学仿真结果具有较高的可用性和可信度。