装备制造业是一国工业之基石,为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段,是不可或缺的战略性产业。数控机床是装备制造业的工业母机,是世界机床制造业进入以数字化制造技术为核心的机电一体化时代的典型产品。随着现代制造业的迅猛发展,数控机床正在向着高速切削与五轴联动加工技术的方向发展。因此,本文旨在对一款可实现多个坐标联合运动以加工复杂的空间曲面,具有高速、高精度、高可靠性等优点的新型五轴联动数控机床进行结构设计与优化。本文的设计与优化过程主要包括：1)机床整体结构的确定。2)对机床的整体结构进行分析,对影响机床刚度的主要部件进行设计。根据要求建立三维实体模型,然后建立有限元模型,在工作载荷条件下对关键部件进行静力分析和模态分析。并以此为依据对机床关键部件进行尺寸与结构优化。具体研究内容如下：1)对五轴联动机床的构型进行分析,优选加工速度高、工作空间大、机床刚度高的构型。2)在上述工作基础上,在优化力臂长度的前提下,进行机床关键部件的结构设计并使用Solidworks软件进行机床关键部件的三维实体建模。3)对摆动刀头进行构型设计,运用ANSYA软件建立相关的有限元模型,并对其进行静力分析与模态分析,并以此为依据对摆动刀头进行尺寸与结构的优化,从而提高刀头的刚度和精度。4)对作为简支梁的龙门结构提出小跨度的设计思路并对这一设计通过静力分析与模态分析验证其可行性。5)分别对横梁、立柱、床身等部件进行结构设计,并建立这些部件的三维实体模型。6)制造样机,并通过样机对具有复杂曲面的零件进行试加工,检验机床的性能。