在高精密加工中,机床的热变形成为影响机床加工精度的重要因素,减小机床热变形是提高机床加工精度的重要手段。切削过程中产生的热量、运动副之间的摩擦热、电机的发热、环境温度的变化是引起机床温度场变化的主要因素,机床的温度场变化导致位移场的变化,由于加工过程中产生的热量难以精确计算以及环境温度的随时变化,所以机床温度场和位移场的确定变得极其复杂。研究机床的热变形规律,并通过采用合理的手段对热变形进行补偿,可以达到减小加工误差,提高加工精度的目的。床身是机床稳定运行的重要部件,用来支撑立柱等其他部件,床身的形状、结构尺寸以及与其他部件的相对位置关系影响机床的动态性能、静态性能、热态性能。本文选择床身作为研究对象,以有限元理论为基础,利用ANSYS仿真软件,对床身进行网格划分,施加边界条件,主要分析环境温度变化对床身热态性能的影响规律。本文分析了热对流系数、热导率、温度差和热膨胀系数等因素对床身温度场的影响趋势和影响效应。通过改变床身的约束方式,确定最佳约束状态。床身上安装导轨处和安装立柱处的热变形直接影响导轨的精度和主轴位置精度,分析了安装导轨处和安装立柱处的热变形规律。通过比较关键点的热刚度大小,发现热刚度是床身热变形的内在因素；不随温度而变化,是床身的固有属性,取决于床身结构。热对流系数对温度场的影响比热导率大,是影响位移场的最主要因素。因此,要减小床身的热变形,就要尽量减小床身和环境的热对流系数和床身的热膨胀系数。床身安装导轨处X方向刚度最大点在不同情况下X方向位移均为零,Y方向刚度最大点在不同情况下Y方向位移均为零,Z方向刚度最大点在不同情况下Z方向位移均为零,刚度最大点即相应方向上的最佳加工位置,为床身的优化设计提供了参考。根据床身上某点的热刚度是一个定值,提出可以根据温度和热刚度计算热变形的观点。在分析的基础上提出减小床身热变形的措施。使用热稳定性好的混凝土材料作为床身材料,通过对比发现混凝土材料床身的热态性能比HT250床身的好,但刚度不能满足要求,要满足刚度要求就要增加床身的尺寸,床身的重量增加。因此本文提出通过在HT250床身底部填充混凝土材料的方法改善床身的热态性能,通过仿真证明该方案的可行性；对床身加肋板,改进后热态性能没有明显改善,证明该方案不可行；通过减小床身的高度,床身的弯曲刚度减小,床身的热态性能明显改善。课题得到了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“高速龙门五轴联动加工中心”(项目编号：2012ZX04006011)的资助。