重型数控机床广泛应用于国防、载人航天、探月工程、船舶、冶金、军事工业等重点领域,其精度的高低直接反映了一个国家制造业水平的高低。重型立式车铣复合加工中心具有开放式结构,适合大型零部件高精度平面和孔的加工,但是由于结构尺寸大,进行几何误差检测时需要测量的点数多,测量时间长,温度变化大,会引起很大的测量误差。目前没有一种能够快速、准确检测其几何误差的方法。针对重型立式车铣复合加工中心的几何误差检测方法进行研究有着重要的现实意义和研究价值。由于重型机床结构尺寸大,基于小角度假设建立误差模型的合理性有待深入研究和验证,因此首先验证了小角度假设在重型机床几何误差建模中的适用性,定量地分析了角度误差大小和机床运动空间对几何误差模型精度的影响。基于小角度假设条件对直线轴和旋转轴几何误差进行建模;利用低序体阵列描述重型立式车铣复合加工中心拓扑关系,运用多体系统理论建立了重型立式车铣复合加工中心误差模型。利用Monte Carlo法分析了基于激光跟踪仪的单站法、多边法、顺次多边法在重型立式车铣复合加工中心坐标检测中的不确定度。通过对比以上方法以及顺次多边法不同站位数目的测量不确定度,确定了适用于重型立式车铣复合加工中心的坐标检测方法。建立了基于激光跟踪仪顺次多边法的数学模型,在理论上对顺次多边法的站位布局进行优化。应用计算机仿真技术对顺次多边法的站位布局进行了验证。基于激光跟踪仪4站位的顺次多边法对直线轴和旋转轴空间误差检测原理进行了研究。结合几何误差模型研究了直线轴和旋转轴的几何误差检测原理,并对机床垂直度误差的检测原理进行了分析。针对本文所提出的基于激光跟踪仪4站顺次多边法的重型立式车铣复合加工中心几何误差检测方法,设计了验证实验。用该方法对重型立式车铣复合加工中心的几何误差进行了检测。同时用激光干涉仪对单项误差进行了直接检测,与上述测量方法检测出的误差进行了比对。结果表明,该方法能够在4h内完成重型立式车铣复合加工中心21项几何误差的检测,同时测量结果与激光干涉仪直接检测的结果相近。实验验证了基于激光跟踪仪4站顺次多边法的快速、准确性。