五轴联动数控机床是结构复杂、设计制造难度大、技术含量高的数控机床尖端产品.本文论述了结合以设计为中心的虚拟制造技术和新产品创新设计方法,开发铣头式五轴联动机床及系列产品的技术方法.论文总结了机床设计方法的变迁和发展,探讨了机床新产品创新设计方法应用技术.提出了虚拟设计中模型组成拓扑空间,并应用现代数学结构化概念表示模型之间映射关系、模型转换规则、以及设计约束条件和数字机床模型的集成性特点.归纳了由功能模型导出原理模型,根据原理模型求解机构,由形态分析和模糊综合评价结合完成概念设计的过程.结合面向装配和制造的并行设计概念完成五轴联动双摆铣头、立卧自动转换万能铣头以及实现自动换头功能的特殊结构机床设计,并且应用三维建模技术建立了数字模型.根据验证原理、机构、结构、可制造性和动态性能的顺序,系统地运用虚拟仿真技术检验了新产品设计质量.首先在数字模型上,进行了刚体动力学运动仿真,精确计算机床五轴联动运动轨迹,验证了机构原理.其次在数字样机上进行了机构运动仿真,检查机构碰撞和动态干涉情况,验证机床运动功能.再进行了装配工艺分析和动态装配过程虚拟仿真,制作了装配过程仿真动画.论文针对主轴系统的特殊性,建立了弹性体动力学分析模型,采用有限元法对影响动态性能的结构运用模态综合技术进行了固有振动特性和动力响应分析,根据计算结果,修改和优化了结构,改善了动态特性.文中提出了复杂铣头式五轴联动机床主轴系统动态特性分析方法,滑枕机床变约束动态特性以及结构薄弱环节分析方法.论文研究了应用材料的热膨胀特性的双金属主轴轴承预紧力自动调节技术,提出了结构设计计算方法,并应用于所设计机床.仿真分析的结果表明,这种实用的方法,可以有效地提高机床转速范围.