有限元方法是一种高效能、常用的现代工程分析与设计的辅助工具。有限元分析方法和结构优化等CAE技术的应用,对缩短机床的开发设计周期、降低产品生产成本、增强企业核心竞争力具有重要的意义。　　 本文以某型数控龙门铣床为研究对象,利用ANSYS有限元工程分析软件作为分析工具,对数控龙门铣床的横梁、立柱、床身三大主要部件进行了静、动态分析,并在保证它们各自的刚度和强度不变的前提下,建立以重量最小为目标的优化设计方法,对它们进行结构优化,并对优化后的结构进行静、动态性能验证。　　 首先,根据数控龙门铣床的结构特点和圣维南原理[1]做出适当简化,利用ANSYS的APDL语言建立数控龙门铣床各主要部件的实体模型,然后装配并建立数控龙门铣床的整机三维有限元模型,并对该模型进行加载和约束,最后对其进行静力学分析,直观展示其结构的应力场和位移场,分析数控龙门铣床结构的强度和刚度。　　 其次,在对整机完成静力学分析后,着重对数控龙门铣床的横梁、立柱、床身三大主要部件进行静力学分析。在数控龙门铣床处于极限工况的情况下对横梁、立柱、床身三大主要部件进行单独的静力学分析,静力学分析结果表明,横梁、立柱、床身都能满足强度要求,但是其结构材料分布不够合理。通过分析比较结果,为它们后续的优化打下了基础。　　 再次,根据数控龙门铣床处于极限工况的情况下,其加工精度主要由其本身结构的静态性能所决定的。在对横梁、立柱、床身进行轻量化设计时,选取横梁、立柱、床身的静态性能指标作为它们结构优化改进的主要指标。在保证它们原有性能不变的前提下,建立以重量最小为目标的优化设计方法,降低它们的重量,从而降低了企业的生产成本,提高了企业的核心竞争力。　　 最后,在完成横梁、立柱、床身三个主要部件的静力学优化后,再结合有限元软件ANSYS的模态分析方法对数控龙门铣床的横梁、立柱、床身优化前后的结构进行模态分析,通过兰索斯法(BlockLanczos)提取它们的前5阶固有频率和振型,通过分析它们的固有频率与主轴工作频率的耦合情况,来验证静态优化的可行性和优化结果的可信性。