随着科技的飞速发展,数控加工中心的高速、高精、高效性能已成为主要发展趋势,对其综合性能的要求也越来越高。本课题是基于测试分析、理论计算及有限元分析相结合的研究方法,通过对一台小型精密立式加工中心进行结构设计和综合特性研究,探索高精度机床设计的思路和方法,以提高机床设计水平和机床性能,使机床精度达到较高水准。　　 本文研究的立式加工中心为x、y、z三轴联动机床,带滚珠丝杠副的直线滚动导轨传动系统分别位于滑枕和立柱、立柱和滑座、滑座和床身之间。首先本课题针对初步形成的精密立式加工中心的两种布局设计方案,利用UG系统建立其简化的三维数字化模型,以理论分析和有限元方法比较两种设计方案的优劣,并最终将斜床身结构确定为精密立式加工中心的设计方案。　　 然后对关键功能部件包括主轴、立柱和床身进行建模和性能研究,通过对关键功能部件进行实体建模,根据结构性能对模型采取简化措施,并进行静力、模态、临界转速等有限元分析;同时对关键功能部件进行测试分析,获取其各项动态特性参数,并与仿真分析结果进行比较,确定各部件的薄弱环节。　　 最后建立整机的装配模型,研究其传动系统结合部的动态特性并建立整机等效动力学模型,进行整机的模态分析,得到整机的各项模态参数;分别对其进行未考虑结合部和考虑结合部的静力学有限元分析,分析结果表明结合部的动态参数是影响机床动力学性能的重要因素。对整机进行激振试验分析,得到机床的固有频率和振型参数,并进行整机的动刚度分析计算。将有限元分析的结果与激振试验的结果进行比对,预测出整机的薄弱部位,并验证了整机网格模型建立和边界条件设定的合理性和可行性,为整机结构的改进设计与优化提供依据。