机床在加工过程中,由于动力源的能量损耗、运动件的摩擦、材料切削加工及外部环境等因素影响,导致机床发热,产生热变形。机床受热变形对机床精度及加工误差都会带来很大的影响。建立机床构件热变形模型能够为分析热变形与热误差补偿提供技术支持。导轨和滚珠丝杠副是数控机床以及加工中心的关键部件,导轨起到支撑和导向的作用,而滚珠丝杠起到精密传动和定位的作用,它们的热变形将严重影响加工精度。本文建立了机床滑动导轨和滚珠丝杠温度场及热变形分析的有限元模型。利用有限元模型对机床进给系统热特性进行了详细分析,估算出了机床导轨和滚珠丝杠不同工况下热变形及温升的大小和达到稳态所需的时间,并分析了影响其热变形及温度场分布的主要因素。通过对机床进给系统的热变形分析,可以了解其热态特性,为机床进给系统结构设计、机床性能劣化趋势分析与监测以及机床进给系统综合热误差补偿奠定基础。本文还讨论了热弹性现象并研究了热弹性现象对机床进给系统的热态特性的影响规律。应用有限元方法对机床进给系统的热弹性现象进行了分析。由分析结果知,考虑金属构件的热弹性现象,对提高机床的综合热误差补偿模型的精度和鲁棒性有很大帮助。最后对全文的研究结果进行了总结并对进一步工作进行了展望。