目前国内机床结构设计以静态性能计算和传统类比方法为主，使得一些数控机床存在构造不合理、结构自重大和动态性能差等问题。本文以TK6920数控落地镗铣床为研究对象，将多目标优化引入床身结构设计中，在满足刚度和强度的条件下，达到床身重量轻及动态性能好的目的。本文在三维建模软件SolidWorks中对TK6920数控落地镗铣床进行整机实体建模，对切削位置分别位于床身中间和两端时，床身的受力情况进行分析。首先，将床身简化后的模型导入有限元分析软件ANSYS中进行静力分析；由分析结果看出床身的强度好，变形量很小，设计没有完全发挥材料抗变形的潜力，可以通过优化减轻床身质量。其次，用有限元模态分析得到床身的前六阶模态振型和固有频率，从分析结果看出对床身的性能影响比较明显的主要是低阶频率。在两截床身相连的中间部位和导轨上以弯曲变形为主，床身的刚度不足，需要对筋板厚度进行调整，提高床身的抗振性。最后，在模态分析的结果下，以床身抗振性和结构轻量化为优化目标，用基于正交试验设计的响应面法对床身结构进行多目标优化设计以获得最优解，使得优化后床身质量减小，床身前四阶固有频率得以提高。在有限元分析理论和多目标优化理论指导下对床身进行优化设计，有利于提高该机床的加工精度，为床身的设计改造及实际生产提供理论依据。