数控机床是《中国制造2025》规划纲要中重点关注的领域之一,装配是数控机床实现其功能和性能的决定性环节,而装配精度是装配过程的重要度量指标。论文以数控机床为研究对象,以元动作装配单元为误差传递的载体,对装配过程误差传递过程进行基于元动作单元的系统性建模,对装配过程控制具有重要指导作用。具体研究内容包括:①阐述了数控机床精度的基础理论,分析了目前应用广泛的误差模型及每个误差模型的特点和研究现状,构建了数控机床装配过程误差建模的技术框架。②利用“功能-运动-动作(Function-Movement-Action,FMA)”的分解方法将整机分解至基本动作单元—元动作;定义了元动作装配单元(Meta-action Assembly Unit,MAU),并将影响元动作装配单元装配精度的误差分为零部件的位置误差、运动误差等四类误差源。在分析了不同配合方式的前提下,用小位移旋量对几何特征误差源及结合面误差传递进行表征,为误差建模奠定了基础。然后深入分析了装配过程误差传递特点,得出需分两个阶段分别建模的结论。③对元动作装配单元内误差传递过程构建模型。引入误差链接模型作为零件误差关联关系的基本封装单元,构建了结构化误差关联模型—链接网络和链接矩阵,准确描述了误差间的耦合嵌套关系。提出基于误差链接模型的装配误差传递路径求解方法,用遍历搜索算法搜索链接网络中所有可能的误差传递路径,以装配精度最高作为判断依据,可得到各误差分量的有效传递路径。以蜗杆转动元动作装配单元验证误差链接模型和路径求解方法的实用性。④对元动作装配单元间误差传递过程构建模型。首先构建基于元动作装配单元的装配误差传递层次架构图,清晰地表达了各装配单元间的装配关系及特征误差间的逻辑关系;以几何特征误差在装配过程中的传递与积累为基础,构建多层次状态空间模型预测数控机床最终装配精度,以期对装配工艺的调整及精度优化设计提出指导意见。最后以某加工中心的Z轴进给运动装配单元为例,验证了多层次状态空间模型在机床装配精度预测中的可行性。