航空航天、微电子机械等领域的压气机叶片、螺旋微刀具这一类难加工零件,具有材料强度高、加工结构复杂等特征。该类零件的服役场景存在高梯度温差、高频率载荷、各种腐蚀性介质等恶劣工况,易造成由于工件表面损伤导致的疲劳破坏,因此必须要求该类难加工零件具有极高的微观表面完整性,以满足使用寿命及可靠性的需求。电火花线切割加工具有宏观力小、加工微观表面质量高、加工材料及形状特征广泛等显著优点,有潜力解决上述问题。但电火花线切割加工中产生的不正常放电状态和不均匀放电点分布等缺点导致加工过程不稳定,严重限制了其在先进制造领域的应用。磁场辅助方式可以改善电火花线切割的放电状态及材料蚀除过程。但磁场辅助电火花线切割加工磁性与非磁性难加工材料时,不适宜的磁场辅助方式反而会损害零件的微观表面完整性。同时在电火花线切割加工薄壁零件时,采用磁场辅助方式可以减少零件热变形行为伴随的高梯度残余应力和较大重铸层等质量缺陷。这些都需要厘清磁场辅助电火花线切割加工上述不同零件的改善机制。因此,为突破磁场辅助电火花线切割在先进制造领域的应用难题,本文揭示了磁场辅助电火花线切割加工磁性与非磁性难加工材料和薄壁零件的蚀除机理并提高了相关零件的微观表面完整性。具体研究内容如下:围绕磁场辅助电火花线切割加工的材料蚀除机理,研究了磁场对电火花单脉冲放电通道的影响机制,提出磁场作用下单脉冲放电通道电子束运动模型及放电凹坑实验验证的相结合方法,发现磁场可束缚单脉冲放电通道尺寸并加速放电通道的形成,提高单脉冲放电能量及稳定性;研究了磁场对连续脉冲放电点分布均匀性的影响规律,通过对磁场作用下的电极丝振动方程、材料残渣受力与运动进行理论与建模分析,发现磁场可提高连续脉冲放电点分布的均匀性,并基于搭建的放电点高速相机观测系统进行了实验验证。围绕磁场对加工微观表面完整性的提高机制,建立了基于放电点分布的磁场辅助电火花线切割连续脉冲蚀除模型。基于实验方法观测不同磁场参数下的放电点分布,采用Matlab软件建立沿工件厚度方向的放电点分布模型,以此为输入,搭建了基于多脉冲高斯热源的磁场辅助电火花线切割连续脉冲蚀除模型;为提高计算效率,建立了简化的高斯模型,通过对比应力场和温度场,证实了该简化模型的可靠性;通过对比有无磁场下电火花线切割加工Inconel 718合金的放电点及残余应力分布,验证了所建模型的有效性,也证明了磁场可通过改善连续脉冲放电点分布均匀性来提高加工微观表面完整性。针对磁场辅助电火花线切割加工磁性与非磁性难加工材料时,工件微观表面完整性提高的需求,基于COMSOL软件建立了磁性与非磁性材料的三维磁场重分布模型,分析了材料残渣在磁场作用下的运动轨迹,发现磁场对磁性材料粗加工残渣排除有抑制作用,对精加工的残渣排除有促进作用;开展了不同放电参数和磁感应强度下的电火花线切割精加工磁性材料SKD11实验研究,结果表明磁场可以显著提高平均正常放电比,降低表面粗糙度、重铸层厚度和微观裂纹;针对非导磁性材料Inconel 718,分析了不同放电参数和磁场参数对正常放电比例、有效蚀除耗能及表面粗糙度的影响规律,结果表明磁场可促进残渣排出并提高放电点分布均匀性,获得更优零件微观表面完整性。针对磁场辅助电火花线切割加工薄壁件时微观表面完整性提高的需求,分析了壁厚对零件热变形的影响,发现电火花线切割加工薄壁件有显著热变形,且热变形可损害其微观表面完整性。基于模型分析得知薄壁件的弯曲变形来自于内部不平衡的残余应力。为提高薄壁件微观表面完整性及降低弯曲变形,开展磁场辅助电火花线切割加工Inconel 718薄壁件实验研究,分析不同放电参数和磁感应强度对弯曲变形、残余应力及重铸层的影响规律;开展了薄壁件扭曲变形实验研究,发现磁场可通过提高放电点分布均匀性降低扭曲变形,提高微观表面完整性。开发了基于智能优化算法的工具包来进一步提高不同类型工件的微观表面完整性。建立了不同微观表面完整性指标的广义回归模型,通过残差与方差分析证明了该模型的可信度;提出了一种基于改进的非支配邻域免疫算法M-NNIA,通过与传统NNIA算法的优化结果进行对比,发现所提出算法具备更好的优化效果,也能提高优化效率;将上述智能算法嵌入所开发的工具包,并对磁性材料SKD11表面完整性优化效果开展验证性实验,发现表面粗糙度、重铸层厚度及材料去除率的平均相对误差均小于10%,证明了该工具包的可靠性。