科学技术的发展对机床的性能提出了更高的要求。对机床进行静动态特性分析及结构优化设计是提高机床性能的重要途径。将有限元分析方法和优化技术应用于机床的设计、改造过程中,可以极大地提高设计效率和水平、减少设计成本,缩短设计周期,因此具有重要的工程应用价值。本文基于有限元方法,利用有限元分析软件ANSYS对XH2408型数控龙门铣削加工中心进行了静动态性能分析和结构优化设计。首先在Pro/E中建立机床的三维CAD模型,将其导入ANSYS中进行有限元建模。在确定约束条件和切削载荷后,进行了机床整机的静、动态性能分析,了解其刚度、强度、自振特性以及谐响应等特性,发现机床结构的薄弱环节—主轴箱和龙门部件。分别以机床的主轴箱和龙门部件为优化对象,以提高性能和节约成本为优化目标进行结构优化设计。利用ANSYS的参数化设计语言APDL,选用ANSYS自带的优化工具完成主轴箱的优化设计,使主轴箱结构在满足静、动态性能的要求下质量最小；使龙门在总质量基本不变的情况下固有频率达到最大。最后根据优化结果对主轴箱和龙门进行了结构上的改进并对机床整机又进行了静、动态性能分析。通过对XH2408型数控龙门铣削加工中心的有限元分析和结构优化设计,使机床整机在质量基本保持不变的情况下刚度和固有频率等性能指标有了明显提高。这项技术也为其他复杂机械结构的设计生产提供了一种有效的方法。