数控机床正朝着高性能、高精度、高效率、高柔性、高自动化和模块化方向迅速发展。尽管我国数控机床的制造、设计、检测等技术得到了一定的发展,但与国外相比,差距还是很大,主要表现在:可靠性差、应变能力差、产品开发周期长、设计手段落后等,这种差距尤其表现在高精度、高速度等尖端机床方面。模块化设计是快速响应设计的核心,基于模块化结构的大型复杂机械结构的动态特性决定了产品的质量。我们期望在设计阶段即能了解未来产品的各种静、动态性能,并根据要求对结构进行优化改进,避免产品样机的反复试制、测试及改进过程。为此,大型复杂机床结构的快速、个性化设计及其动、静态特性成为设计阶段的关键。本文以数控铣床为研究对象,采用先进、科学的CAD/CAE手段,根据“模块化设计”提出设计方案,对模块化数控铣床的重要部件,如主轴部件模块等分别进行动态性能研究,分析模块化机床结构的结合面参数对整机动态特性的影响。本文主要包括以下内容如下:1.分析了数控机床模块化设计和有限元分析相关研究领域的发展状况,阐述课题提出的目的和意义,明确了本文研究的主要内容。2.以机床模块结构相似性为依据,研究了基于结构层次分解、组合的数控机床模块化设计的一般性过程和方法。并以数控铣床为例阐述了模块化设计的实现,如:模块的划分、模块的创建以及模块的评价等。3.研究了基于模块化设计的机床结构静、动态特性分析,在大型有限元分析软件ANSYS平台上,分析了基于有限元的铣床主轴部件动态特性。4.阐述模块化机床结构的结合面的理论建模原理和方法以及识别方法,并研究结合面参数对机床结构动态特性的影响。最后总结了全文的主要结论,得出了一些有益的结论,并提出了进一步研究的设想