现代加工的高速发展促进了数控机床朝着高精度、高效率、高速度、复合化的方向发展,车铣复合机床凭借其诸多优势已经成为现代加工中心的一个主要方向。同时,随着对零件表面质量要求的不断提高,国内外学者对于如何提高机床的加工精度展开了大量研究。几何误差补偿在不增加制造精度等级的基础上,不仅可以提高现有机床的加工精度,同时具有开发成本低,难度小的优点,因此通过机床的运动学模型,研究几何误差并补偿对于促进我国制造业的发展具有重要意义。基于产品的加工需求,安徽省鸿庆精机有限公司研制了TMS-200s车铣复合机床,并针对该机床中的相关关键技术与合肥工业大学CIMS研究所展开研究。本文以该机床为研究对象,从运动学建模、几何误差分析与测量、几何误差补偿量计算及误差补偿软件设计这四个方面进行了深入研究,具体内容如下:1.分析了车铣复合机床的拓扑结构,以多体系统理论和齐次坐标变换为基础,建立了在铣削模式和车削模式下的运动学理论模型,针对铣削模式下逆解产生的多解问题,提出了角度判断优化算法,解决了转角突变问题。通过在VERICUT中对自由曲面和阶梯轴进行仿真加工,验证了运动学模型及优化算法的正确性;2.研究了机床的位置相关误差与位置无关误差,建立了考虑误差后的运动学实际模型,计算了刀具在工件坐标系下位置矢量与方向矢量的偏差。通过激光干涉仪采用单步测量法辨识出该机床主要的误差项,建立了运动轴位置相关误差的预测模型;3.从微分角度分析运动轴的误差,通过微分法计算出各运动轴在机床坐标系下的补偿量。根据运动学实际模型比较了补偿前后刀具的位置矢量偏差,证明了几何误差补偿有利于减小刀具的位置误差;4.总结了几何误差补偿策略,基于Matlab中的GUI模块设计并开发了几何误差补偿软件,简化了误差补偿过程。