龙门镗床万能铣头中的主轴部件是数控机床的重要部件之一，它直接参与切削加工，对机床的加工精度、表面质量和生产率影响很大。随着现代技术的不断发展，人们对数控机床主轴部件提出了更高的要求：宽转速范围、高精度、高刚度、振动小、变形小、噪声低，而且要求具有良好的抵抗受迫振动和自激振动的能力。所以数控机床主轴部件的性能研究就具有十分重要的理论意义和现实意义。本文是在研究某机床集团有限公司生产的GMC2000龙门镗床的基础上形成的。主要内容包括：建立机床主轴部件及其配件的有限元计算模型，精确模拟模型的边界条件、约束条件及外力载荷等，并对主轴部件进行静动态性能分析，基于ANSYS软件对主轴进行优化设计，比较优化前后主轴的性能；根据设计经验和主轴的优化设计结果，分析并取得主轴各尺寸最可能的区间，结合正交试验设计方法，在改变主轴各尺寸的情况下，分析主轴的静动态性能，进而得到主轴各尺寸的最优组合，比较最优尺寸组成的主轴和原主轴的性能；根据正交试验分析得到不同尺寸组合情况下的主轴静动态性能，利用响应面方法分别得到与挠度、强度和模态相关的性能函数，利用得到的性能函数，综合考虑影响主轴性能的不确定性因素，对主轴进行可靠性优化设计，分析优化后的主轴和原主轴的性能；综合比较三种方法的优化设计结果可知：考虑不确定性的优化设计更能以实际情况为依据提高主轴的性能。