工业母机的设计主要包括几何特征提取、工艺需求分析、运动方案设计、整机布局构型设计等关键技术。这套技术体系是以复杂零件加工的需求为设计起点，系统性地将几何、工艺、运动、刚度、精度等逐层进行分析、求解，再设计生成精准适配零件特征的工业母机设计方案。基于这个解耦设计逻辑，数控机床的设计需要层层递进、相互适配，最终形成机床的高性能加工能力。

其中若干项“正向设计”技术尤为关键。以复杂曲面几何的适配“正向设计”为例，传统机床设计通常仅适配规则平面、弧面结构，而高端机床加工的发动机叶轮、整体式叶盘、高端模具等复杂工件，通常具有自由曲面或结构异形等复杂几何形状，具有大转角、强扭曲、曲率跳变、加工干涉等难加工特征。这就需要与曲面几何适配的机床智能设计方案。

再如加工工艺与机床运动链的正向设计，高端机床通常至少有3个直线轴、2个旋转轴实现五轴联动加工。该“正向设计”技术摒弃了传统经验化的运动参数匹配模式，通过机床运动链上的旋转轴构型规律解析、多轴运动拓扑设计，保证刀具等在高速加工下的运动平稳性，兼顾加工效率与成形精度。

基于以上技术，浙江大学团队克服整机“正向设计”难、加工精度提升难等技术难题，打破国外技术壁垒和市场垄断，自主研发了高端数控机床整机数字化设计软件工具集。