当前的机床需求向多品种、小批量、个性化发展，采用大规模定制技术可以在满足客户个性化需求的同时，降低生产成本和缩短交货期。当前机床定制设计方法主要是基于已有产品系列进行配置或变型设计，但当已有产品系列不满足客户功能需求时，如果进行全新设计，则不能利用已有的设计资源，从而降低设计效率。因此本文在模块化的基础上改进和完善机床定制设计方法，并对机床性能进行分析和优化，为不同的设计需求提供优化的产品设计方案。本文的主要研究内容如下:　　(1)分析现有机床产品族的模块规划方法，对机床产品族进行系列化设计;针对模块划分中缺乏考虑原理和行为因素的问题，提出功能—原理—行为—结构的映射模型，建立功能、原理、行为、结构相关性准则，并结合客户需求和物理关系的传递对零部件相关性的影响，实现了模块划分;规划了机床产品族模块系列，以龙门移动式车铣机床作为实例验证了机床产品族的模块规划方法。　　(2)针对模块化变型设计可能会存在缺乏设计资源的重用性以及基于实例推理的变型设计通过零部件变型可能会增加设计复杂度的问题，采取模块化设计和实例推理技术相结合的方法，提出了基于产品实例变型的模块化机床定制设计;在获取用户需求的基础上，引入灰色关联度对优劣解距离法进行改进，以此检索出最相似的产品实例;针对最相似实例中的造成差异的模块进行修改，生成满足客户需求的产品方案，并用实例进行了验证。　　(3)在没有满足客户功能需求的产品系列情况下，通过构建机床的产品功能需求模型、运动功能模型和模块拓扑结构之间的映射，建立产品布局模型;基于布局模型查找有关模块，重点针对没有相似模块时采用基于形态学矩阵和模糊综合评价的设计方法实现模块结构的设计，并给出机床方案设计模型。　　(4)通过试验识别出机床导轨结合面参数，建立整机有限元模型;应用有限元软件分析了机床结构的静、动态性能;针对机床薄弱环节，采用形状优化和尺寸优化方法建立模块结构优化方案。