具有微米尺度表面结构的非光滑表面在表面能、密封特性、润湿性能、机械特性、光学特性、热学特性、流体动力学特性及摩擦学性能等方面与光滑表面表现出截然不同的特点,在航空、航天及其他诸多工程领域具有极大的应用前景。表面微结构的制造技术是表面结构技术的核心和基础。本文将电射流加工与光刻掩膜结合,提出一种掩膜电射流加工表面功能微结构的工艺,并通过理论分析和工艺试验,完成了下列研究:建立了掩膜电射流加工表面功能微结构的多物理场耦合模型。基于Level-Set界面追踪方程,研究了加工中的电解液的射流形态,并通过数值模拟和高速摄影进行了分析验证。利用设计的连续性边界条件,解决了大尺度位移下FEM计算过程中网格变形导致的计算不收敛问题。通过电极动力学方程,构建了基于离子传质、电解液流场、极间电场的多物理场耦合模型,并通过试验进行验证。开展了掩膜电射流加工表面加工微坑、微凸起和复杂微结构的工艺试验研究。通过不同方向的喷嘴扫描运动,研究了加工尺寸的一致性。在针对具有复杂形貌的表面微结构制备中,提出“面积比”指标,并以此考察相对尺寸精度。基于核密度估计算法,研究了大规模加工时的精度与重复性。利用机器学习模型,将加工过程中采集的信号与预设工艺参数进行特征融合处理,预测加工结果。提出一种“金字塔均值”算法,针对不同长度的信号进行下采样标准化处理,解决了不同时间尺度信号的特征融合问题。采用不同的机器学习算法,并对各算法之间预测精度进行了对比;研究了多物理场模型耦合模型与机器学习模型在加工尺寸上的预测精度。