高档数控机床作为装备制造业的“工作母机”,其设计和加工能力直接影响制造业的发展。本文针对高档数控机床整机方案设计中的精度分配设计,结合国家科技重大专项课题——高档数控机床数字化设计关键技术与工具集研发及典型产品应用,研究了基于多体系统的数控机床几何误差建模方法、基于灵敏度分析的数控机床精度参数溯源方法和基于SPEA2+算法的数控机床精度分配优化方法,开发了高档数控机床精度分配设计与优化系统,并在TGK46100高精卧式镗床的精度分配设计过程中进行应用验证。论文的组织结构为：第一章概述了数控机床精度分配与优化相关技术的背景和发展,综述了国内外机床几何误差建模、精度参数溯源及精度分配优化的研究现状,指出了传统机床精度设计方法存在的不足,阐述了本文研究的目的和意义,并给出论文的研究内容和组织结构。第二章提出了基于多体系统的数控机床几何误差建模方法。详细阐述了运用多体系统理论进行数控机床几何误差建模的基本原理和具体方法,通过对数控机床各部件拓扑结构抽象化描述,并在该系统中建立广义坐标系,用以表达实际情况中数控机床各部件误差量之间的耦合关系,进而推导出数控机床两相邻体间相对运动的特征矩阵,建立数控机床的整机几何误差模型；最后以TGK46100高精卧式镗床几何误差建模为例,对上述方法进行应用验证。第三章提出了基于灵敏度分析的数控机床精度参数溯源方法。针对高档数控机床几何误差具体化、明确化的需求,运用直接矩阵微分法进行数控机床整机精度灵敏度分析,构建整机灵敏度模型；根据具体试件加工过程中确定的数控机床各个误差项的检定值,计算数控机床各项几何误差的灵敏度系数,进而进行误差溯源和精度初始分配；最后以TGK46100高精卧式镗床精度参数溯源与精度分配为例,详细阐述了上述方法的应用过程。第四章提出了基于SPEA2+算法的数控机床精度分配优化方法。定义了机床精度的成本、可靠性及稳健指标,构建了数控机床的成本—几何误差、可靠性—几何误差及稳健指标—几何误差的优化模型；给出了SPEA2+算法的定义和数学描述,以及运用SPEA2+算法对多目标优化问题计算求解的具体步骤；最后以TGK46100高精卧式镗床精度分配优化为例,详细阐述了基于SPEA2+算法的数控机床精度分配的优化过程,验证了方法的可行性与有效性。第五章基于本文提出的理论和技术,结合国家科技重大专项课题,开发了高档数控机床精度分配设计与优化系统,应用于高档数控机床整机方案设计中的精度分配设计与优化过程,验证了本文理论方法的可行性与实用性。第六章总结本文主研究内容和主要成果,并对今后的工作和研究方向进行了展望。