国内外学者对机床的热误差展开了大量的研究,提出了一系列热误差控制方法,取得了一定的成果,但是难以克服热误差的动态特性,实际应用困难。本文以“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项和国家自然科学基金项目“一致性产品信息建模理论及复杂装备精度链设计方法研究”为依托,从龙门导轨磨床的拓扑结构入手,提出了一种基于拓扑传递的整机热误差建模方法,并由此建立了磨床的热误差综合预测模型。本文围绕龙门导轨磨床热误差的控制和补偿展开研究。针对导轨磨床的实际工况,建立其热-结构耦合有限元分析模型,确定边界条件参数。根据有限元模型,对磨床框架体结构进行了热-结构耦合分析,并对各部件系统的温度场分布和变形特征进行了分析,在此基础上提出了三种框架体的结构改进方案,并将其分别与原方案的变形情况进行对比分析,发现新结构中各导轨的变形差最少能降低10%,最高降幅能达到72.7%,达到了从源头控制磨床热变形目的。本文研究了磨床热误差的形成原理和传递过程,对磨床主轴系统和各运动导轨系统进行了大量的实验测量,利用灰关联模型对温度测点进行了筛选优化,减少了测点数量,优化了预测模型变量的布置策略,建立了主轴系统误差-温度-时间关联的热误差预测模型,提出了基于拓扑传递的磨床整机热误差建模预测方法,经过实验验证,主轴误差预测模型具有较高的预测精度和鲁棒性。本文在热误差传递建模研究的基础上,对复杂装备精度特征模型构建的精度链设计方法进行了研究,完善了其概念体系,分析了机床几何精度与振动、热等因素产生的动态误差间的耦合关系。从三维公差设计角度出发,利用雅可比旋量法对磨头结构尺寸公差、形位公差项进行了优化配置研究,为利用新的模型系统处理三维公差设计问题提供了理论依据。