工业发展水平的不断提高,为机床行业的发展带来了新的机遇,也带来了新的挑战。高精密数控机床已经占据了我国制造业以及其他相关行业的基础地位。机床的加工精度主要通过减小加工误差来实现。在减小加工误差的研究过程中发现,机床热变形误差在机床总加工误差中占据了相当大的比重。所以,探究如何降低机床的热变形误差就显得十分重要。主轴及其部件是卧式镗铣加工中心的核心组成部分,而它在热源作用下的热特性,直接影响到机床的加工精度。所以,对机床主轴部件进行热特性分析,对减小加工误差,提高机床加工精度具有重要的理论以及工程应用价值。本文以TH6213卧式镗铣加工中心的主轴箱及其关键功能部件为研究对象,借助有限元分析方法,通过热源分析、发热量计算以及数值模拟,得到主轴、ZF减速箱、主轴箱的稳态、瞬态温度场分布以及相应热变形量大小,结合实际温度测量跑车试验为主轴部件结构的优化设计以及热误差的补偿提供依据。本文主要工作如下:1.建立了镗铣加工中心主轴及其关键功能部件的热特性分析有限元模型;通过模型简化等手段对其进行了优化,并且应用整体划分、局部细化的方法对模型进行了有限元网格划分。2.分析了主轴及其部件的发热规律,确定了主要热源—主轴轴承;计算发热量作为主轴热特性分析的外加载荷,计算模型各对流表面的对流换热系数作为有限元分析的边界条件。3.对主轴、ZF减速箱以及主轴箱整体进行温度场有限元仿真分析,得到温度场分布以及稳态、瞬态温度场变化规律:从稳态分析结果可以得出系统达到热平衡时的温度场分布;从主轴瞬态温度变化曲线中可以得出,主轴系统温度曲线平滑,初始温度变化率较大,逐渐趋于平稳,约在9600s左右达到热平衡;各主轴轴承位置温度最高达45.456℃,出现在负载最高的三号轴承位置;而对称温度场分布则验证了TH6213镗铣加工中心主轴箱的热对称结构。4.结合温度场分析结果,对主轴、ZF减速箱以及主轴箱整体进行了热—结构耦合分析,得到其热变形。通过主轴各部位形变量可以看出,主轴最大变形产生在镗杆末端与转接部件连接部分,而主轴在这个方向上自由变形可以有效降低变形对加工精度的影响;而主轴端面最大变形量11.9μm小于机床平面加工精度要求50μm,保证了主轴端面加工精度;从ZF减速箱变形可以得出,齿轮啮合位置变形35μm小于额定间隙60μm,验证了ZF减速箱工作的可靠性。5.通过主轴箱温度测量试验,与有限元仿真分析结果进行对比,验证有限元建模以及仿真分析的正确性;探究误差产生原因,修正有限元模型、边界条件,建立适应不同转速的能够快速进行仿真模拟的热特性分析模型。TH6213卧式镗铣加工中心热特性分析有限元模型的建立,能够快速对机床不同转速下的热特性进行准确的仿真模拟,分析结果可为机床本身热误差的补偿以及主轴冷却系统的优化设计提供了依据。