高效电火花成形加工技术是特种加工领域一项重要的加工技术,广泛应用于汽车、模具制造、仪表、航空航天、电子行业和难加工材料等领域,并取得了重大的经济效益。由于煤油基工作液燃点低、污染环境,所以不适用于高效电火花成形加工。当使用线切割工作液作为高效电火花成形加工工作液时,存在加工效率低、电极相对损耗高、工件表面质量差的缺点。因此对于如何提高加工效率和工件表面质量成为高效电火花加工领域的热点。提出了制备水包油工作液的新方法,并对其配制工艺和稳定性机理进行了深入研究。研究开发了具有良好静置稳定性和加工稳定性的水包油工作液。通过工艺试验研究了水油比、复配剂浓度对静置稳定的影响,并得到相应的规律关系。研究了水包油工作液的流变特性,得到了工作液粘度随含水量和温度变化的规律。研究了水包油工作液电导率和含水量、复配剂浓度的的关系。研究了基于水包油工作液高效电火花成形加工间隙流场特性,揭示了间隙流场中压力和速度随冲液压力、工作液粘度、加工深度、电极直径变化的规律。得到了加工过程中间隙流场压力和速度变化趋势,不同加工参数下最优的冲液压力。对比了水包油工作液和普通工作液(95%去离子水+乳化剂)间隙流场特性。通过工艺试验和理论分析研究了基于水包油工作液高效电火花成形加工的工艺特性和加工后工件表面特性。得到了材料去除率、电极相对损耗率与脉冲宽度、峰值电流、加工极性、冲液压力的规律关系。研究了水包油工作液对工件重熔层、热影响区显微硬度的影响。研究了在水包油工作液和普通工作液中加工后工件表面的微观形貌,并对工件表面的元素种类和含量进行了分析。研究了基于水包油工作液高效电火花加工的机理和能量分配。通过单脉冲试验,得到了放电坑和重熔层的体积随脉冲宽度、峰值电流变化的规律关系。从单次脉冲放电的角度解释了材料去除率随脉冲宽度、峰值电流变化的趋势。通过对比试验和仿真研究了高效电火花成形加工在不同工作液中的能量分配,从加工能量的角度揭示了水包油工作液中材料去除率更高的原因。