性能良好的数控螺母磨床是加工高品质滚珠丝杠副螺母的前提和基础,这就要求螺母磨床不仅要具有良好的静态特性,还须具备良好的动态和热态特性。本课题以某型号数控内螺纹磨削加工中心为研究对象,基于ANSYS有限元分析软件对该磨床关键零部件及整机进行了动/静/热态特性分析与结构优化设计。文章主要以提高结构动刚度并尽量降低质量为目标,分别对床身、头架和工作台下台面等关键部件进行了动、静态特性研究。首先基于模态分析识别结构的薄弱环节,然后制定多种结构改进方案,最后采用方案对比的方法得出综合优化方案。床身综合优化方案的一阶固有频率与原结构相比提高了16.7%,床身质量下降1.36%,最大位移变形降低了22.1%,且受力均匀；头架和下台面的综合优化方案也均达到预期目标。此外,分别利用有限元法和动态测试法对两种不同材料磨杆进行了动态特性分析,研究表明9Mn2V磨杆的低阶固有频率均高于钨基粉末合金磨杆,9Mn2V磨杆具有更高的临界转速,但其各阶的最大振动变形量均大于钨基粉末合金磨杆；两种方法得到的磨杆固有频率的误差很小,证明建立的有限元模型很好的反映了实际机械结构。磨床工作台采用直线电机直接驱动,直线电机发热和导轨滑块滚动摩擦生热对上台面热特性产生较大影响,据此,基于热-结构耦合方法对上台面进行仿真,得到了力热耦合条件下下台面的温度、位移和应力分布云图,结果表明上台面的整体温升在3℃左右,最大热变形为38.7μm,这与静力分析所得最大变形量相差不大,但热力耦合分析时的整体变形量和等效应力值均大于静力分析时结果,等效应力最大值增加了128%。结合面对整机动态特性影响很大,首先根据吉村允孝法对整机的三个主要结合面进行了参数识别,建立了整机的有限元模型,并对其动态性能进行了分析。然后分别对关键零部件改进后的整机模型和结合面刚度参数优化后的整机模型进行了模态分析,研究发现,关键零部件的结构优化对整机动态性能的影响不是很大；而结合面参数优化后整机动态性能得到很大改善,整机的激发频率提高到150Hz左右。