本文在总结机床结构分析发展现状的基础上，针对某型平面磨床加工精度不高的问题，利用ANSYS有限元软件对其部件及整机结构进行了静、动态分析，提出改进方案，进行优化分析，并对改进后的结构进行了验证。首先，根据磨床结构特点，使用体单元建立磨床主要部件的有限元模型，给出简化后的载荷和约束，对其进行静态分析。磨床原始结构筋板设置过密，不便于生产，而且结构重量较大；此外，立柱与拖板配合后的分析结果说明，拖板有较大的俯仰位移，影响加工精度。为此，对结构进行改进：改变筋板厚度及布置形式，并将立柱和拖板之间的配合面由平面改为斜面。然后对改进结构进行对比分析，结果表明配合面改为斜面后可以有效地减小拖板的俯仰位移，此方法为磨床的结构改进提供了新的思路。其次，对部件原始及改进结构进行模态分析，改进后结构的一阶固有频率变化不大，且具有相似的振型规律。结合静态分析结果，各个部件的改进结构在减轻重量的同时变形也有不同程度的减小，说明了改进方案的可行性。在改进方案的基础上，采用子问题近似法，在ANSYS软件中对床身进行优化，优化后，前、后床身的质量分别下降了14.53％(448.5kg)和15.18％(131.82kg)，结构固有频率和变形的变化都比较小。利用上述改进方案，建立磨床整机改进后的有限元模型，对其进行静态和模态分析。与原始结构相比，改进后，因筋板调整和配合面的改进，磨床减重553.6kg，减少了7.2％，一阶固有频率提高2.3％，模态振型与原始结构相似，磨头横向移动过程中拖板外端的俯仰位移减小82.8％，可以较好地提高磨床加工精度，基本达到了结构改进的目的。证明本文所提出的改进方案是成功的。考虑热变形对磨床结构的影响，对床身进行了温度场和热-结构耦合分析，结果说明温升对结构变形和应力都有较大影响；并模拟了床身铸造凝固过程中的温度场变化规律，结果表明，前床身平轨右上端地脚螺栓处和后床身前、后床身结合面上端的冷却速度最慢，可以在此设置浇铸冒口或补缩位置，为改进铸造工艺方案提供了依据。最后，对磨床原始结构进行了位移和振动加速度现场测试，测试结果表明，立柱和拖板之间配合不良，引起磨头横向移动过程中的拖板俯仰位移是影响加工精度的主要因素，与有限元分析结果吻合。本文的静、动态分析结果及改进方案对平面磨床的设计和结构改进具有重要的参考价值。