结构化表面具有良好的减粘减阻特性,能够有效减少流体拖曳阻力和接触界面摩擦阻力,改善零部件的接触性能。在面对难加工材料或者大批量生产的情况时,现有的结构化表面制造方法常常会出现高成本、低效率、难操作等问题,磨削加工能够弥补这些不足,可以实现难加工材料的加工和高效、大批量生产。因此,研究结构化表面的磨削加工对结构化表面的制造具有重要意义。为了实现用于磨削结构化凸包表面的结构化砂轮的设计与制造,研究结构化凸包表面的磨削机理。从结构化凸包表面的分类出发,结合拓扑学对结构化凸包表面的几何结构形态和拓扑排布属性进行分析。对结构化凸包表面的拓扑特征参数进行提取,建立球冠形和矩形结构化凸包表面的单元模型和不同的排布模型,建立结构化凸包表面的特征参数矩阵。讨论结构化凸包表面的创成条件,结合结构化凸包表面的特征参数进行拓扑结构化砂轮的设计。建立磨粒运动轨迹方程,基于MATLAB软件进行结构化凸包表面的磨削运动仿真,验证设计理论的可行性,探讨磨削参数对结构化凸包表面创成的影响规律。采用电镀工艺制备结构化砂轮,对电镀砂轮制备过程中出现的问题进行分析并给出解决方案。最后,使用制备的结构化砂轮进行结构化凸包表面的磨削实验,对实验结果进行分析。基于以上对结构化凸包表面磨削和结构化砂轮的研究,可得出如下结论:结构化砂轮的设计理论基本可行,设计制备的结构化砂轮可实现结构化凸包表面的磨削,得到的工件表面凸包单元的尺寸和排布周期与给定的凸包表面特征参数基本一致。制备的电镀砂轮表面磨粒分布较均匀,与镀层结合良好。由于砂轮表面磨粒高度不一、分布随机,凸包单元边界并不规整,凸包近似呈矩形。磨削参数的改变会影响结构化凸包表面的形貌,随着磨削深度的增大,工件表面残留面积减小。随着工件进给速度的增大,凸包单元沿进给方向的尺寸和周期变大。工件的装夹、砂轮的磨损等也会影响工件表面的最终形貌。