热误差是影响高速度、高精度加工中心的加工精度的最重要因素,加工中心的热变形影响了加工中心的切削能力与加工质量。因此,对加工中心进行热态特性研究,得到其热变形规律,从而准确地预测加工中心的热误差,是设计过程中的难点问题,也是高速机床研究领域的热点问题。准确地预测加工中心的热误差对设计人员进行热源的布局设计、结构的合理优化设计具有重要意义。本文以TX1600G加工中心镗床系统为研究对象,以得到其热变形量为目标,采用COMSOLMultiphysics软件进行了热结构耦合仿真分析,并设计试验进行对照研究。首先以传热学理论为基础,对具有不同导热系数的物质之间的基本传热方式做了理论阐释与分析。结合其结构分析了 TX1600G加工中心镗床系统的热源分布及传热模式,并对镗床系统的主要热源的发热量、结构间的热通量和结构与介质之间的对流换热热系数进行计算。应用SolidWorks软件对加工中心镗床系统进行三维实体建模,按照设计参数设置三维模型的尺寸、材料参数和自由度。并与COMSOLMultiphysics软件连接,设置热边界条件,进行热结构耦合仿真分析。通过仿真得到系统的温度变化规律,以及系统达到热平衡状态时的变形量。然后应用红外热像仪与API主轴分析仪,分别进行了与仿真相应的温度场检测试验与热误差检测试验。最后将仿真的结果与试验结果进行对比,应用COMSOL Multiphysics软件对TX1600G加工中心镗床系统进行热结构耦合仿真得到的结果与试验结果一致,因此验证了仿真的正确性。本文的研究成果在加工中心设计阶段对热态特性和热误差进行快速分析和评价,具有重要意义。应用COMSOLMultiphysics软件对加工中心进行热结构耦合仿真分析可以得到具有工程意义的热误差数据,可以在加工中心设计过程中用于预测热误差,对加工中心的补偿设计提供理论依据。