微细车铣切削加工作为微细切削加工的一种先进制造技术，可以满足三维微小型零件形状和材料多样性的要求，尤其对于加工特征尺寸10μm~1mm的中间尺度精密微小零件的制造更具优势，现已发展成为克服MEMS技术局限性的重要使能技术之一。与此同时，由于微小型化机床具有节省空间、节省能源、易于重组、成本低等方面的优点，特别适合于加工细长轴类和具有复杂三维结构、曲面特征的微小型零件。因此，对微细车铣机床进行结构设计，并对其进行动态特性的分析具有非常重要的意义。本文基于车铣原理和技术，根据微小零件的结构特征、工艺要求以及工件和刀具材料等参数信息，对微细车铣机床的结构和布局形式进行了总体设计，并根据实际使用要求对关键零部件进行了选型和设计，重点研究了车削主轴的设计。通过对车削主轴单元的结构分析和设计计算，以及对各项参数的校核分析，研究结果表明该主轴结构设计满足加工要求。采用UG软件进行了三维实体模型的建立，并基于ADAMS建立了该机构的虚拟样机模型，通过添加约束和数据转换，根据实际的工作情况进行了整机的运动学仿真，使微细车铣机床的整个运动过程直观明了。同时，测量了刀具和工件的位移、速度和加速度随时间变化的曲线，并跟踪了刀具中心点的运动轨迹，为微细车铣机床的动态特性仿真及进一步研究奠定了基础。通过微细车铣机床的动态特性分析，研究了整机的模态振型，得到了机构的主要振型和固有频率，为微细车铣机床的静动态特性评估与预测提供了依据。最后，建立了机床的振动系统模型，在刀尖点施加激振信号，以快速正弦扫频方法进行振动分析，得到了刀具和工件在X、Y、Z三方向及空间的谐响应特性。通过对模型的仿真分析，验证了该微细车铣机床相关性能良好，能够满足设计要求，为微细车铣机床的进一步深入研究以及商品化提供了重要理论依据。