简单介绍压电元件和柔性铰链的概念与特点。列举压电元件与柔性铰链机构结构实现超精密定位的典型例子，包括超精密测量、超精密加工、光学自动聚焦和大行程超精密定位。为使超精密定位工作台的结构紧凑，提出单驱动多自由度运动机构。应用蠕动式的运动原理可合成机构上的多自由度运动，并实现大行程运动。设计了对称结构的柔性铰链机构实现导向功能。制造和装配了微小型平面工作台。

针对压电陶瓷输出位移过小的缺点,采用AE0505D16型层叠式PZT器件作为驱动器,柔性铰链作为导向机构,设计了一种超精密压电式微位移机构.该机构输出位移由原来的11.6 μm增加到100 μm,能够满足许多长行程、超精定位运动的需要.对此微位移机构进行定位准确度测试,将它作为位移补偿装置安装于精密滚珠丝杠副驱动的机床上,机床定位误差由原来的1μm降低到0.01 μm,定位准确度得到显著提高.

为了提高回转柔性铰链的平移刚度和回转角度,将直梁与曲面弧形板相结合,形成柔性铰链的变形体,进行了双层回转柔性铰链的设计。基于固定-导向梁的伪刚体模型和串并联弹簧的刚度等效方法,建立了铰链的回转刚度模型。同时,基于伪刚体法建立了柔性铰链的径向平移刚度模型;利用ANSYS软件建立了有限元仿真模型,与理论模型进行了比较,误差约为7%和3%,证明了刚度模型的正确性。通过回转刚度和平移刚度分析,得到所设计的柔性铰链静力学性能,其径向刚度为2N/mm,可回转角度为30°。

碳化钨为典型的碳化物陶瓷材料具有广泛的应用前景。其具有高硬度、高脆性及很高的耐磨性所以难以采用传统的车削、铣削等工艺进行加工。在碳化钨工件上加工出复杂的曲面结构并保证工件的面形精度及表面粗糙度则更加困难。为获得高表面质量的复杂曲面碳化钨密封工件采用杯形金刚石砂轮单点磨削的方法实现碳化钨材料加工;设计压电陶瓷驱动柔性铰链微进给机构精确控制砂轮切深方向运动从而实现复杂曲面加工的成形运动;探索最优工艺参数获得高面形精度和低表面粗糙度。分析了碳化钨磨削加工材料去除机理以此指导柔性铰链精密进给机构设计并规划杯形砂轮改善面形精度及表面粗糙度的磨削方法。实验结果表明：采用青铜基及树脂基杯形砂轮以45°倾角单点磨削碳化钨样件其表面粗糙度值Ra由初始的500nm减小到15nm面形精度RV值达到