为保证精密加工质量，满足精密机床各部位在加工过程多变工况下差异化的热平衡需求，设计并应用精密机床差异化温控系统对相关部位进行热补偿。　　首先，根据温控系统温度变化需求，确定温控系统结构，从工程热力学的角度分析制冷循环原理，分析理论循环和实际循环差别以及相关参数对制冷循环的影响，将以上分析结果作为温控系统设计的参考因素，完善温控系统设计。针对温控系统的工作原理和结构提出差异化温控系统关键功能部件选型和温控能力主参数计算方法，算例表明设计方法具备可行性。　　其次，根据差异化温控系统高低温油箱中油温变化的测量值与目标值的差别，提出温度控制能力的动态实时控制规则与流程，采用BP神经网络和RBF神经网络结合PID控制的方法，对比了常规PID控制、BP神经网络PID控制和RBF神经网络PID控制三种控制方法对控制实例的控制效果，结果表明三者中RBF神经网络PID控制在稳定性、响应速度等方面效果最优。　　再次，采用Matlab软件开发出温控系统关键部件的选型设计模块和高低温油箱温控系统仿真分析模块。在选型设计模块，使用者可以根据通过在软件中输入对应参数实现关键部件的选型参考数据的获取及设计合理性的验证；在温控系统仿真模块可通过输入变化的工况数据通过仿真计算输出图像和数据，分析过程中高低温油箱温度目标实现情况以及关键部件的使用状况。　　最后，通过在实验平台进行实验，采集实际情况下的温度变化情况与同工况下的仿真结果对比分析，结果表明仿真模块具备合理性和可行性。本文提出的差异化温控系统的设计方法及控制方法具有可行性，开发出的选型设计与温度控制仿真分析软件模块具有较高的工程应用价值。