在众多影响机床整机动态特性的因素中,结构件质量合理分布是研究的关键;将探索出的最佳结构件质量分布关系应用于机床总体设计阶段,可大幅缩短机床后续设计周期提升设计效率;传统的机床设计方法没有有效的对机床结构件质量分布与整机动态特性的关系进行定量化评价。针对上述问题,本文的研究内容及结论如下:1.建立基于iSIGHT的CAD/CAE多学科仿真平台,综合利用iSIGHT软件提供的试验设计、响应面模型和优化方法,构建出一套研究机床质量分布流程化的方法。2.利用整机静刚度数学模型和MATLAB工具箱中的非线性fmincon函数,匹配出满足给定整机末端静刚度值的各结构件的静刚度值。利用搭建的仿真平台,设计出与满足匹配结构件静刚度值的内部结构尺寸。3.将框中框结构精密卧式加工中心作为理论研究模型,建立其3D动力学数学模型,并利用该模型分析床身、立柱、动框和滑台质量与整机动态特性之间的关系,得出结构件质量变化影响整机动态特性的方式。4.基于iSIGHT的CAD/CAE多学科仿真平台,并依据试验设计,拟合得到了机床结构件质量与整机前五阶固有频率的响应面模型,以该响应面模型为目标函数,利用NSGA-II算法优化得到机床结构件最佳质量比。为验证本文研究结果的有效性,重构整机质量分布后,整机前五阶固有频率得到提升的同时也实现了机床的轻量化设计。