近年来,我国汽车行业的迅猛发展,促使了对汽车零部件加工制造能力需求的大幅提升。激烈的市场竞争要求制造业向着高精、高速、高效的方向发展。机床作为生产制造环节的“工业母机”,在其中起到了举足轻重的作用。目前,我国的机床行业产品种类已十分齐全,但由于关键技术的缺失、新技术应用相对滞后等原因,高端产品市场仍被外国企业占领。因此,紧抓工业4.0浪潮,开发出性能优良的机床产品显得尤为重要。机床的性能与其动态特性是分不开的,将动态特性分析融入新型机床的开发过程,取代传统的静态设计是机床设计及优化的必然趋势。本文依托辽宁省科技重大专项,针对某新型精密卧式加工中心的动态特性展开研究,以期提高机床的加工性能。首先在对模态测试原理进行介绍的基础之上,通过试验模态分析法获取了加工中心的的固有频率,模态振型和阻尼比。然后基于吉村允孝法对仿真模型的床身立柱结合面进行处理,通过仿真模态分析与试验模态测试结果的对比,验证了仿真模型的准确性。接着进一步利用该仿真模型进行整机谐响应分析,结合模态分析与谐响应分析结果,确定了机床结构的两处薄弱环节：机床框架结构与地基约束,指出了动态性能的优化方向。在机床优化设计阶段,以提高动态特性为目标,以参数化设计为手段,应用灵敏度分析法与响应面优化法,求取了框架结构五个参数的最优组合；应用正交试验法,获取了机床压板的最优安装位置,且得到增大压板与床身结合面刚度值有利于提高整机动态性能的结论。经过整机综合优化,最终使机床整机固有频率平均提高了34.5%,最高谐响应峰值下降25.3%,优化结果可为加工中心的升级改造提供一定的参考意见。