机床制造业是一个国家的基础工业，其发展水平往往决定一个国家的工业水平。现代工业对机床的要求越来越高，而国内的机床制造水平等却远远低于国外的先进水平，在机床精度等方面和国外有较大差距。本文以某机床厂的立式磨床的横梁为主要研究对象，首先建立了横梁的三维模型，有限元分析模型；然后分别对其进行了有限元静力学分析和模态分析，验证其原始结构的合理性；最后通过优化设计，建立横梁的优化模型并完成了对横梁的结构优化，减小了其质量，降低生产成本。具体包括以下内容：1.阐述了论文的研究背景和意义，介绍了国内外机床研究现状及现代机床设计思想的主要发展阶段。2.运用CAD软件SolidWorks对横梁进行了三维建模，并通过格式转换导入有限元分析软件ABAQUS。然后经过赋予材料属性，设置边界条件等建立横梁的有限元模型。3.对横梁进行了有限元静力学分析，得到了最危险工况下横梁的应力和应变，其结果均符合设计要求，验证了其原始结构的合理性，并为结构优化提供了依据。4.对横梁进行了有限元模态分析，得到了其前几阶固有频率及振型，其前几阶固有频率远远大于外部激励频率，振型良好，横梁原始设计的动态性能良好，验证了原始结构的合理性，进一步为优化提供依据。5.选取三个对横梁质量影响较大的结构参数进行了灵敏度分析，得到了其对于横梁的变形及固有频率的灵敏度，为横梁的结构优化提供了参考。6.建立优化设计模型，对横梁的结构进行了优化，优化后的模型质量下降了6.9%，达到优化目的。最后，对优化后的模型进行有限元分析，验证了优化模型的合理性。