随着现代机械制造业的不断发展,需要机床具有更优越的静、动、热态性能及轻质性。玄武岩纤维树脂混凝土（basalt fiber reinforced polymer concrete简称BFPC）是一种以玄武岩纤维为增强相,以树脂聚合物混凝土为基体的新型复合材料,其具有高阻尼性、高比热容及低导热性等优点。为此,以其制造机床基础件必将有效提高机床基础件乃至整机的综合性能,进而满足现代机械制造业的发展需求。本文依托国家自然科学基金“玄武岩纤维树脂混凝土机床基础件设计理论与关键技术研究（51375219）”,在课题组前期研究的基础上,首先基于材料的阻尼性能对BFPC材料组分配比进行了进一步优化,然后以某型数控加工中心的龙门框架组件为研究原型,研究BFPC机床基础件的结构设计、优化、及其性能分析,主要研究内容和得出的结论如下:（1）综合运用实验研究和神经网络理论建立了 BFPC阻尼比的神经网络预测模型,研究BFPC阻尼比随玄武岩骨料、粉煤灰填料、环氧树脂及玄武岩纤维含量的变化规律。在建立的神经网络预测模型基础上编制以BFPC阻尼比为优化目标的MATLAB优化程序,进而求得BFPC阻尼比最优时的组分配比。通过实验测得BFPC的最优阻尼比、抗压强度、弹性模量、泊松比等主要性能参数。（2）选取某型数控龙门加工中心的龙门框架组件为研究原型,确定机床的典型工况和工艺参数,然后通过理论分析的方法计算机床的切削力大小,并进一步计算龙门框架组件受到的力载荷和力矩载荷大小。（3）应用有限元仿真分析的方法研究原型龙门框架组件的静态特性、动态特性,为BFPC龙门框架组件的设计及优化奠定基础。（4）根据原型龙门框架组件的结构关系及尺寸初步设计拓扑优化所需的BFPC三维模型。以原型结构的静态分析结果为约束,以BFPC龙门框架组件的质量最轻、前三阶模态频率最高为目标函数进行拓扑优化设计。依据拓扑优化结果设计适于加工制造的BFPC龙门框架组件结构,并初步设定了影响其综合性能的设计参数。（5）综合采用正交实验研究、参数化设计及有限元仿真分析的方法筛选出影响BFPC龙门框架组件整体综合性能的关键设计参数。采用响应曲面分析方法定量分析各关键设计参数对BFPC龙门框架组件综合性能的影响规律。（6）以筛选出的关键设计参数为设计变量,以BFPC龙门框架组件的最大静变形和最大静应力不大于原型结构的相应性能为约束条件,以BFPC龙门框架组件的质量最小,其前三阶固有频率最高和滑鞍导轨中心沿三个坐标方向的振幅最小为目标函数进行多目标参数优化设计,确定最优结构参数的BFPC龙门框架组件。对比分析优化后BFPC龙门框架组件和原型龙门框架组件的质量和静、动态性能,证明BFPC龙门框架组具有的优越性。（7）分析影响机床热性能的主要热源,通过理论分析求得各主要热源的热通量。采用有限元仿真分析的方法研究两种龙门框架组件的热性能及热-力耦合性能,并将结果对比分析证明BFPC龙门框架组件具有更佳的隔热性能和抵抗热变形能力,进而证明BFPC龙门框架组件对于提高机床热稳定性乃至提高机床加工精度的有效性。本文的研究成果为BFPC这种新材料应用于机床基础件以提高我国机床乃至机械制造业水平提供了理论依据。该论文有图115幅,表22个,参考文献143篇。