对于中小型零件的加工制造,采用微小型机床,可节省资源、能源以及制造空间,符合节能环保的绿色制造要求,因此,微小型机床的研发受到了广泛的关注。本文以微型移动龙门式数控铣床为研究对象,对该铣床本体结构做了初步方案设计,利用有限元方法对其进行了动静态特性分析,并对关键部件进行了结构优化;根据有限元分析和优化结果设计加工出该微型铣床样机并对其进行了精度检测,验证了该微型铣床样机的实际加工精度。本文根据微型铣床典型加工工况,对微型移动龙门式铣床主传动系统、进给系统和基础件进行了初步方案设计,并利用三维软件对该微型铣床本体结构进行了三维建模。整机外形尺寸为900mm×700mm×650mm,工作行程为400mm×500mm×150mm,样机加工精度为0.02mm。选择其中一个典型工况,对该铣床进行了静力学分析,研究了在四个不同加工位置刀位点和工作台中心的应力位移情况,并分析了整机静刚度;采用弹簧阻尼单元建立了铣床导轨滑块结合部有限元模型,对整机三维模型进行了一定简化处理,建立了整机有限元动力学分析模型;对整机进行了模态分析,得出了机床前十阶固有频率和主振型;通过谐响应分析,得到了刀位点和工作台中心在典型工况的切削力激励下的响应曲线。通过对整机的静动态特性分析,找出了机床设计的薄弱环节。根据有限元分析结果,基于拓扑优化的原理,以最小应变能为目标函数,立柱质量为约束条件,对微型铣床立柱进行了优化设计;采用正交试验与有限元分析相结合的方法,以工作台自重下最大位移为优化目标,T形槽大小、槽间距、工作台厚度和工作台支撑面积为设计变量,对工作台进行了优化设计,选出了最优结果;对优化后整机结构进行了有限元分析,结果表明优化后整机动静态性能有了明显提高。根据设计及优化结果,加工出了该微型移动龙门式数控铣床样机,通过对微型铣床进行几何精度测试和调节,保证了各轴直线度和每两轴垂直度偏差小于0.002mm/M;对该机床加工的标准试件进行了检测,显示误差保持在为0.02mm-0.03mm,基本达到了该机床设计精度要求。