高速卧式加工中心是现代制造体系中高效且精密加工的核心制造装备。作为其本体结构的支承件,不仅在布局、质量与材料等方面影响着机床的整体性能,其静态、动态和受热特性更对机床的精度和可靠性产生着重要影响。本课题以高速卧式加工中心典型支承件中的立柱作为研究对象,基于对国内外技术应用现状和研究方法的分析,形成基本研究思路和构架,进而进行相关理论与方法的分析,讨论以立柱为代表的机床支承件的设计、计算和分析思路与方法。在研究过程中,通过对高速切削、机床结构设计、支承件设计等理论和主流方法的学习,结合对机床结构优化方法、有限元计算分析方法和结构拓扑优化方法的学习和应用,决定采用以限元方法为主要设计计算手段的机床支承件动静态特性的计算和分析方法。在基于前期分析和设计的结论之上,对立柱进行了静态和动态特性的分析。在静态分析方面,通过对其与主轴系统在特定工作状况下受载应力与应变的分析,发现其该方案静态特性在强度方面足够,刚度方面需要再优化。通过对立柱各阶模态的分析得出其在不同阶数下的固有频率和振型,发现这种方案的低阶固有频率和形变量较理想。基于对加工中心立柱动静、态特性的分析结论,提出了“在立柱本体连接部位加肋”和“更改加强肋形式”两种结构优化的方案,同时也结合经验分析提出了“去除立柱后方上部部分材料”和“立柱两侧适量减材”的两轻量化设计方案。通过对以上四种方案各自六阶模态数据的对比,得出立柱设计方案的优化对比结论。