光学玻璃、陶瓷、半导体及人工晶体等高性能硬脆材料具有复杂型面的零件在航空航天、光学、电子、汽车及军用武器装备等领域有着重要的应用,而且要求零件具备较高的表面精度和粗糙度。采用金属结合剂金刚石成形砂轮在线电解磨削可以实现硬脆材料复杂型面零件的精密、超精密加工,并能极大地提高加工效率。其中,金刚石砂轮修整阴极的形状精度和尺寸精度决定成形砂轮的精度,进而影响复杂型面零件的表面精度和粗糙度,所以,开展金属结合剂金刚石成形砂轮的电解修整的阴极设计,对于复杂型面零件的超精密磨削加工就有着重要的意义。本文首先对电解修整过程中阴、阳极两极间隙区域的电场分布进行分析,建立电场分布的数学模型,推导用法和有限元法进行阴极设计的方法和过程,并提出一种采用ANSYS软件验证设计结果正确性和准确性的验证思想。分别采用法和有限元法对汽车发动机摇臂陶瓷镶块成形磨削砂轮电解修整阴极进行设计,经对比分析及验证可知,有限元法比法的设计精度更高,因此,对于以去除余量为主且精度要求不高的陶瓷镶块加工,可以采用法进行阴极设计修整成形砂轮。对于陶瓷镶块的精密加工过程中,成形砂轮修整精度要求较高的情况下,采用有限元法设计的阴极更为精确,加工的镶块更为精密。论文基于电解修整过程中间隙电场分布的数学模型,分析了成形砂轮廓形曲率、修整电压、电解液的电导率、电流密度及电流效率等修整参数对设计阴极形状的影响,以便设计出更准确、更精确的阴极形状,达到精密、高效修整成形砂轮的目的。最后,本文采用复杂型面零件的电解加工实验来模拟阴极设计实验,研究结果表明:采用有限元法设计的阳极形状与实验结果测得的阳极形状基本吻合,从而说明了采用有限元方法设计成形砂轮的电解修整阴极形状是可行的、准确的。采用有限元方法对成形砂轮的电解修整阴极进行设计,不仅更能确切地反映电场分布对成形规律的影响,使计算的收敛性得到改善,使计算结果更为精密,而且提供了一种计算机辅助阴极设计方法,为复杂型面零件的精密、超精密磨削加工和精密电解加工开辟了更为广阔的应用前景。