随着现代科技不断进步,机床制造业不断沿着高速度、高精密、高自动化的方向发展,因此提高机床的静、动、热态性能及轻质性显得尤为重要。横梁是机床结构中极其重要的承载基础件,其静、动、热态性能和轻质性直接影响机床加工质量,同时也是具有减重潜力的关键件。而玄武岩纤维树脂混凝土（Basalt Fiber Polymer Concrete,简称BFPC）具有高比强度、高比刚度、高阻尼、线膨胀系数小、和易性好、热稳定性以及减振性好的特点,因此本文依托国家自然科学基金项目——“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）,以某桥式龙门加工中心横梁为原型提出一种BFPC填充结构横梁的新构型,并对其进行结构设计、优化及静、动、热态性能分析,主要研究内容如下:（1）选取某型桥式龙门加工中心横梁作为研究原型,首先简介桥式龙门加工中心结构及基本技术参数;其次对原型横梁进行典型工况下的受力分析;最后对横梁进行静态性能、模态以及谐响应分析,为BFPC填充结构桥式龙门加工中心横梁的设计提供依据。（2）首先根据等刚度理论和轻质性原则设计BFPC填充结构横梁。其次以BFPC填充结构横梁外壳厚度t₁和t₂作为设计变量,以其前三阶模态固有频率最高、导轨中心在x、y、z方向的响应幅值最小及质量最小为目标函数,以其最大静应力、最大静变形大于原型横梁为约束条件进行参数优化设计。最后,对优化后BFPC填充结构横梁进行静、动态仿真分析,并与原型横梁的仿真结果进行分析对比,证明优化设计的BFPC填充结构横梁对提高横梁乃至整机静、动态性能方面的有效性。（3）根据相似理论以1:2.5比例制造BFPC填充结构横梁相似比模型,并进行自由模态实验测试及仿真研究,将结果进行对比分析,一方面验证仿真分析方法研究BFPC填充结构横梁动态性能的可行性,另一方面进一步证明BFPC填充结构横梁对提高横梁乃至整机动态性能方面的有效性。（4）分析计算桥式龙门加工中心典型工况下对横梁热性能影响的热源发热量、热通量及对流换热系数,通过仿真分析方法研究原型横梁和BFPC填充结构横梁温度场及其在热-压力耦合作用下热应力和热变形。并对比分析仿真结果,以期证明BFPC填充结构横梁在提高横梁乃至整机热态性能方面的有效性。通过本文的研究,证明经过合理设计的BFPC填充结构横梁可以提升机床横梁乃至整机的静态、动态、热态、热-力耦合及轻质性能。本文的研究成果为BFPC应用于机床基础件来提高机械制造业水平提供了重要的理论依据。该论文有图62幅,表27个,参考文献74篇。