机床结构件与运动部件的质量分布合理性对机床整机动态性能有着重大影响。在设计阶段,特别是在早期结构设计阶段,发现合理的结构件质量分布关系,对于提高机床整机结构设计质量与效率具有重要的意义。针对上述问题,本文提出一种精密卧式加工中心结构件质量匹配设计方法,该方法可应用于机床方案设计阶段,用于合理分配结构件的质量,也可被用于结构改进设计阶段结构件的改进设计,用以提升机床性能。主要研究内容与结论如下:首先,基于集中参数法、响应面法及多目标优化算法,提出了机床结构件质量匹配设计方法。实例设计结果表明,该方法可有效地提高机床整机结构动态性能,同时降低机床整机质量。其次,基于集中参数法,建立了框中框结构卧式加工中心参数化3D动力学模型。有限元仿真及动特性实验结果对比分析表明,所建动力学模型满足所提出的质量匹配设计方法的要求。再次,利用BBD试验设计方法及响应面法,建立了框中框拓扑结构机床结构件质量与机床动态性能关系的数学模型。该模型定量地揭示了结构件质量变化对机床动态性能指标的影响规律。最后,考虑到精密孔加工需求,在Pareto解集中可行解的选择原则为:首阶固有频率尽可能高;三方向动刚度尽可能高的前提下,X、Y方向动刚度趋于相等。