对于精密机床而言,由热效应引起的机床热误差是影响其精度稳定性的主要因素。直线进给系统线性误差作为评价机床综合精度的一项重要指标,其由热效应引起的变化量必将会对机床精度稳定性造成显著的影响。本文以精密机床直线进给系统为研究对象,在有限元热特性分析基础上,提出一种基于热载荷优化修正的直线进给系统线性误差热变效应建模方法,分析机床运行工况及结构设计因素对精密机床直线进给系统温度变化、热变形程度及线性误差热变化量的影响规律,为精密机床结构热平衡优化设计提供理论基础。主要研究内容如下:首先,考虑直线进给系统内部热源生热及空气、循环液散热等综合影响因素,叙述直线进给系统温度特性有限元仿真建模方法。应用传热学理论建立进给系统生散热载荷理论解析模型,将温度仿真结果与实验数据的误差作为目标函数,提出一种基于遗传算法的热载荷优化修正方法,从而通过修正仿真模型所需的热载荷来提高直线进给系统温度特性分析模型的精度。同时,基于热-结构耦合分析,介绍直线进给系统热变形特性仿真模型的构建方法,利用该方法可以得到各工况下的进给系统热变形结果。其次,通过对进给系统线性误差热变效应的产生机理进行分析,提出基于热变形仿真结果的进给系统线性误差热变效应建模方法。该方法可以将各部件综合作用下的直线进给系统末端热变形结果转化为直线度误差和定位误差的热变化量,为直线进给系统的热平衡优化设计提供理论依据。再次,基于所提出的进给系统热特性仿真方法以及线性误差热变效应建模方法,以某精密卧式加工中心Z轴进给系统为例,对直线进给系统在不同进给速度、不同冷却液温度、不同冷却液流量等多种工况下的温度特性、热变形特性以及线性误差热变化进行分析,得到直线进给系统的温度特性、热变形特性以及线性误差热变化规律。并重点研究床身等结构大件对进给系统线性误差热变效应的贡献程度,为进给系统结构热特性优化提出建议。最后,设计并进行直线进给系统热特性及热误差测试实验,通过将仿真得到的进给系统各部位温度数据、定位误差热增量、直线度误差值热增量以及直线度误差测试基准线热漂移量分别与相同工况条件下的实验结果进行对比,验证直线进给系统热特性仿真建模方法以及线性误差热变效应建模方法的准确性。