随着经济的高速发展，机械行业的竞争越来越激烈，企业对于机床产品的研发设计的要求越来越高，各种新的设计方法，优化手段应运而生。有限元法在机床上的应用，可以很好的提高机床的工作性能，缩短研发的周期，节省研发费用和生产成本，提高机床的竞争力。本文以TH6918数控落地镗铣床为研究对象，通过对机床结构性能进行静力学分析、模态分析和结构优化设计，以实现重型镗铣床结构的轻量化。首先，利用ANSYS软件对TH6918镗铣床建立有限元模型，并对其结构性能进行了静力学分析计算和模态分析。在三种典型工况下进行了载荷分析，镗削时主轴所受的切削力小于铣削和钻削时所受到的切削力值，而在钻削时主轴只受轴向作用力；在自重条件下，镗铣床整机的最大位移发生在镗杆末端，为0.621mm，最大应力为25.9MPa；在载荷为重力和工作外载荷情况下，取y=5m，x=2.2m为代表点作为工作位置进行分析，立柱变形最大综合位移变形发生在立柱顶部左侧，为0.496mm，立柱最大应力为8.2MPa，远低于HT300的强度极限；整机最大综合位移变形发生镗杆左端，大小2.394mm，最大应力为96.2MPa，远远低于HT300的强度极限，并且最大应力只发生在局部接触部位，其余大多数部位应力水平较低。然后，利用hypermesh软件的优化模块对大型落地镗铣床中的立柱结构进行尺寸优化，并对优化后的结构进行静力学和模态分析。在立柱性能不降低的情况下，立柱整体体积降低了1104620cm3，缩减了13.8%，在自重和XYZ三向加载力的作用下，机床工作可靠，性能稳定，该机床的结构优化方案可行，结构设计合理。实现了大型落地镗铣床立柱以轻量化为目标的优化设计。