伴随机电产品精密化、微型化的发展，微三维结构的需求量日益增加。为满足微三维结构的加工需求，本论文设计了一套可便捷更换走丝模块的紧凑型多功能线电极放电磨削机构，以实现微细圆柱状、锥面等典型截面形状工具电极的高效、高精度在线制作。调研了国内外微细电极制作工艺的研究现状，以了解不同工艺的性能特点。为提高微细工具电极在线制作的效率和精度，采用了自成型法与线电极放电磨削法相结合的工艺方案；调研了线电极放电磨削走丝机构的设计方法，分析了不同机构的性能特点，综合多种机构的优越性提出了可便捷更换走丝模块的紧凑型多功能线电极放电磨削机构的设计方案。分析了影响线电极放电磨削机构性能稳定性的因素，阐述了线电极恒速恒张力控制的重要性。分析了线电极走丝路径、导向轮及导向块的绕丝包角对张力控制的影响，计算了工作区域内线电极的振动状态及关键支撑部件的刚度，为合理的结构设计提供了理论依据。为实现线电极的恒速恒张力自动控制，设计了自适应板式弹性压丝单元，采用了步进电机驱动线电极运动，力矩电机和弹性压丝单元配合反向拉丝的张力控制方案；基于重合不同构件旋转中心的原理，设计了高旋转精度的小巧导向轮单元，减小了机构整体的外形尺寸；为适应不同形状工具电极的在线制作，基于调整线电极与待加工工具电极放电角度关系的原理，设计了可便捷更换的微细圆柱状电极和锥面电极的走丝模块。在机构的设计、加工及装配完成后，为提高线电极放电磨削机构整体的工作性能，就辅助功能对影响线电极放电磨削过程及加工性能的部件进行了改进。为实时观测放电磨削过程的状态，引入了显微观测装置；为避免粗精加工工作液相互混杂而影响微细电极的最终加工质量，采用了增加辅助工作液槽的方法；为提高锥面电极走丝模块中导向柱之间长跨度线电极的稳定性，设计了可跟踪线电极角度的导向块；为提高微细工具电极的加工性能，引入了可调整工件放置角度的平台，以调整微细工具电极与工件待加工面之间的角度关系。进行了微细圆柱状电极及锥面电极的工艺实验，并用锥面电极加工了阀体内锥面。以微细圆柱状电极直径一致性、直径尺寸的重复性和表面加工质量为评价指标，来判定微细圆柱状电极走丝机构的性能稳定性；以锥面母线的直线性、锥角的对称性和表面质量以及脱膜法得到阀体内锥面脱模模型锥面母线的直线性、锥角的对称性为评价指标，来判定锥面电极走丝机构的性能稳定性。通过实验验证，本论文设计的可便捷更换走丝模块的紧凑型多功能线电极放电磨削机构设计合理、功能稳定，可以满足不同形状工具电极的在线制作。