本文结合先进制造技术的需要,针对精密测量技术中关键问题之一高精度大型轴类零件在位测量方法及关键技术进行深入研究。在国内外现有研究基础上,针对该领域中存在的问题,对包括在位测量系统、测量误差分析及几何误差建模、误差分离、软件误差补偿及其形状误差评定等技术进行了深入的研究。高精度大型轴类零件在位测量技术是为了降低成本及提高生产率的条件下保证产品的高精度要求,急需研究开发的关键技术之一。特别是针对高精度大型轴类零件这种小批量生产条件下,研究先进在位测量技术意义尤其重大。因为在位测量是机械加工与测量一体化技术的重要组成部分,是保证高精度和提高生产率的重要手段。国内外学者很早就已认识到在位测量技术的重要性而进行了大量的研究,并且在生产实际中得到了广泛的应用,但由于加工过程的复杂性,现有的在位测量技术大都进行单一的直径测量,而且测量准确度受到限制,不适用于超精密加工。大型轴类零件的超精密在位测量离不开误差补偿及误差分离技术的应用。数控机床的误差补偿理论和误差分离技术研究一直也是国内外研究的重点,特别是对于高精度大型轴类零件在位测量来说,误差补偿及误差分离的研究仍还是空白。高精度大型轴类零件在位测量方法的研究及应用,对于提高我国机械装备制造业的技术水平具有重大理论意义和经济意义。论文研究内容是以上海市科委重点攻关项目“面向钢铁、汽车行业的高档数控磨床关键技术及装备开发(项目编号:05dz11c04)”为技术背景。以“高精度数控轧辊磨床”作为具体应用对象,对高精度大型轴类零件在位测量方法及相关关键技术进行了研究。本文论述了高精度大型轴类零件在位测量装置及系统的实现方法,并分析了在位测量误差产生的原因。针对高精度大型轴类零件在位测量中的误差分离、几何误差补偿模型、形位误差评定等方法进行了深入的研究,从而为提高大型轴类零件测量精度提供理论依据。1.分析了引起高精度大型轴类零件在位测量误差的主要因素,并指出了目前高精度大型轴类零件加工机床在位测量中存在的问题。2.研究了高精度大型轴类零件在位测量装置及测量系统,设计了具有自主知识产权的适合于误差分离的大型轴类零件形状误差测量装置,并开发了能进行高精度大型轴类零件误差分离及形状误差评定的测量系统。3.基于多体系统理论,对大型轴类零件在位测量装置进行了分析研究,建立了大型轴类零件在位测量几何误差补偿模型。4.结合了传统的直线度和圆度误差分离方法和高精度大型轴类零件在位测量特点,提出了高精度大型带异形素线轴类零件在位测量误差的软分离方法及相应的软分度策略。5.分析了现有形状误差评定方法,提出了带迁移算子的实数编码并行遗传算法,按照最小区域法的评定准则,建立了轴类零件素线直线度、圆度误差的评定模型,并经过仿真进行了验证。最后,开发了带误差分离及补偿功能的数控轧辊磨床加工测量系统,该软件的仿真计算及模拟实验验证了论文研究的内容。本论文对高精度大型轴类零件在位测量中的几何误差建模、误差分离、软件误差补偿及其形状误差评定等技术进行了深入的研究,为提高大型轴类零件在位测量精度提供了理论依据。该研究成果还可推广到其他零件的测量中。