随着现代制造技术的不断进步,数控机床正向着高速度、高精度、高效率和高自动化的方向发展,这对数控机床的性能要求越来越高。影响机床性能的因素较多,静动态特性是其中较为关键的因素之一,因此对数控机床的静动态特性的研究具有重要的理论与现实意义。本课题以某型号的高速立式加工中心为研究对象,通过理论与有限元分析相结合的方法,对其纵向进给机构各部分及整体的静动态性能展开了以下研究工作。(1)根据给定的技术参数,对纵向进给机构中的滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、进给机构底座等主要部件,进行选型与结构设计,运用Solid Works进行三维建模;考虑滚珠丝杠副轴向变形、滚珠与丝杠螺母滚道接触变形以及支撑轴承轴向变形的影响,利用赫兹接触理论针对此三种情况的轴向变形进行了理论公式的推导,并通过有限元分析进行验证,得出提高滚珠丝杠副轴向刚度的方法;然后,分别对滚珠丝杠副两端固定和一端固定一端支撑的两种支撑方式下,螺母运动到最左侧、中间及最右侧的六种工况进行模态分析和谐响应分析,验证了滚珠丝杠副选型的合理性,得到实际工况下应避免施加动载荷的频率,为今后设计提供理论依据;(2)考虑滚动直线导轨副中滚珠的影响,建立了滚动直线导轨副有限元模型,并对其进行静力学和模态分析,验证了滚动直线导轨副选型的合理性;(3)根据进给机构底座的结构特征和设计经验,设计出五种不同内部筋板布置的进给机构底座,结合一定的工况特征对其进行相应的静力学分析和模态分析,确定最终的设计方案;(4)考虑螺栓结合面、支撑轴承结合面、滚珠丝杠等结合面的影响,对纵向进给机构整体模型进行相应的简化,并进行了在实际工况下的静力学分析与模态分析,得出X、Y、Z方向的刚度和结合面中的薄弱环节,为改善其动态特性指明了方向。