随着工业领域技术需求不断增长，镗铣加工中心正向着高速、高精度、高柔性化和模块化方向发展。一个性能良好的机床，需具备良好的加工精度、加工效率、稳定性以及可靠性等。研究表明机床关键零部件的动态特性直接影响着加工中心性能的好坏。以往机床动态特性的研究仅凭经验进行，随着电子技术的发展，以有限元方法和模态分析理论为支撑的现代设计方法，已经成为现代机床设计发展的必然趋势。本文首先综述了课题的背景、意义以及国内外的研究现状，并指出了用有限元和试验模态相结合的方法设计和改进机床的新思路和重要意义，以及有限元分析和模态分析的基本理论知识，为后续的研究工作奠定了理论基础。其次，以TH6213数控镗铣加工中心为研究对象，从理论研究方面着手，采用有限元分析软件ANSYS Workbench对数控镗铣加工中心的关键零部件立柱与主轴箱进行了有限元模态分析。得到立柱前六阶固有频率和振型，发现立柱的一阶固有频率21.393Hz，二阶固有频率32.586Hz，三阶固有频率58.332Hz均在工作频率范围内，会有共振的危险。主轴箱前八阶固有频率和振型，其中一阶固有频率为74.925Hz，远远高于工作频率，没有共振的危险。然后，理论联系实际，运用北京东方振动和噪声技术研究所研制的DASP模态测试系统对立柱与主轴箱进行模态参数试验。采用变时基脉冲激励，单点激振多点拾振的方法进行数据采样，得出固有频率、振型、阻尼等模态参数。试验分析得到立柱的一阶固有频率21.876Hz,二阶固有频率32.650Hz,三阶固有频率50.061，主轴箱一阶固有频率78.312Hz。最后，通过试验频率值与理论频率值的比较，发现误差在可控范围内，并且各阶模态振型基本一致，说明理论与试验分析结果均是真实可信的。针对立柱前三阶固有频率偏高的问题，找到模态薄弱环节，并且提出优化改进的方法。在现有理论分析和试验测试的基础上，提出了今后研究的目标和方向。