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随着微小型精密机械系统在航空航天,军工等领域的不断发展和应用,对于非硅MEMS器件以及三维复杂微小型零件的装配需求日益增多。非硅MEMS器件普遍尺寸小、易损伤、质量轻,采用传统的手工以及半自动化的人机协同装配效率低下,且装配质量不高。所以开展针对非硅MEMS器件及三维复杂微小型零件的自动化装配技术的研究以及微装配系统的研制具有重大意义。本团队在基于第一代微装配系统的基础上,结合新的工程要求,研制出第二代面向微小型结构器件的柔性自动化装配系统。本文作为总体研究内容的一部分,目的是通过对微装配系统的力学特性及精度的分析研究,确保微装配系统具有较高的精度和稳定性,也为精密微小型系统的高精度自动化装配提供了技术支持。本文的主要研究包括以下几个方面:(1)开展了微装配系统装配单元结构的静态力学特性分析。通过对拼接式和铸造式两种不同的箱体进行有限元静态分析,比较施加重力载荷后两者的变形及应力分布状态,判断两种不同结构的优劣性,并得到了铸造式箱体具有更好静刚度的结论。为装配单元结构的优化设计提供依据。(2)开展了微装配系统装配单元结构的动态力学特性分析,分析采用仿真与实验相结合的方法。通过有限元模态分析得到了装配单元各阶的振型和固有频率,并由振型验证了单元结构设计的可靠性。通过模态实验,将实验结果与仿真结果进行对比,偏差较小,趋势一致,证明了仿真模型和方法的适用性和正确性。通过仿真和实验得出的1阶固有频率的值,得出装配单元结构基频较高,临界转速值为8965r/min,远高于系统中电机的最高转速,不会产生共振现象。(3)提出了微装配上下料系统总体设计方案。对料盘结构进行了设计,并根据料盘结构编制了宏动六自由度机器人的上料程序。进一步的,根据气动控制原理设计了针对微装配系统的气路原理图和气路模块;基于真空吸附原理设计了用于平板类微小型零件的吸附头,并通过计算得到了能够可靠吸附的临界孔径d_h=0.5mm。最后根据吸附响应时间和吸入流量的计算对真空发生器进行了选型。上下料系统的稳定可靠工作为装配执行模块的高精度装配奠定基础。(4)开展了微装配系统的装配精度分析。阐述了可能对微装配系统造成精度影响的误差源,并将次要因素逐一排除,确定主要影响因素为调整误差、对装误差、检测误差。通过实验对调整误差和对装误差中各位移台的误差值进行测量。通过建立误差传递模型,计算相应误差域,得到理论最大装配误差值。最后通过装配精度验证实验证明理论误差值的可信性。