本文以YK3110型数控滚齿机为研究对象，结合“模块化设计”理论与有限元分析方法，对模块化数控滚齿机的床身和轴向进给（Z向）系统部件分别进行了静动态等机械性能分析，并根据分析结果对床身进行了优化设计，取得了相关的研究成果。1、根据“模块化设计”原理，提出了基于模块化设计的数控机床的一般研究方法。并以数控滚齿机为例阐述了机床模块化设计的具体实现过程；2、运用ANSYS WorkBench软件对床身进行了静动态特性分析。通过静态分析发现床身的材料使用过于保守，有较大的优化余量；通过动态分析发现床身在第一阶固频448.9HZ处产生了共振，因此需要对床身结构进行改进，避免共振的产生；3、运用优化分析软件HyperWorks对床身进行拓扑优化，其优化结果表明：床身一阶固频比原来提高了44.4%，避开了共振区域，而且床身质量也较原来减轻了20.5kg。最终实现其固频的提高和轻量化的优化目标；4、结合有限元技术通过对轴向进给系统死区误差与定位误差的分析，校核了轴向定位误差和重复定位误差的精确性。此外还分析了轴向进给系统丝杠的拉压刚度变化规律，为滚齿机床的误差补偿提供了理论依据；5、对Z向滚珠丝杠进给系统进行了动态特性分析，并讨论了结合面的建模方法。分析结果表明：Z向进给系统受Z向简谐力即轴向方向时的振幅最大，最大位移为3.79×102mm，该方向为进给系统最为薄弱的环节。通过本文的研究，使数控滚齿机床的性能得到改善，为数控滚齿机的设计与制造提供了理论依据。