精冲压力机作为实现精冲技术的基础,其性能好坏尤其是机架的变形,将直接影响加工件质量以及模具寿命,机架的抗偏载性能影响着精冲过程中上、下模合模精确对中及零件精冲成形后的精度,机架承受巨大工作载荷和高速的冲裁频率,因而对精冲机的刚度要求特别高。在设计刚强度、抗偏载性及安全等方面要求的同时,现在的大吨位锻压设备又普遍偏重,轻量化设计也是当今大型设备所要面临的问题。本文以精冲原理为基础,根据精冲过程中的受力情况及精冲机的结构要求,采用Pro/E建立精冲机主要零部件满足的三维模型并进行装配,完成对精冲机的虚拟设计,在12000KN载荷和偏载情况下进行有限元和灵敏度分析。12000KN载荷情况下,机架上工作台与环形板区域承受巨大冲击载荷,经过对填充区域的拓扑优化,在满足刚强度及抗偏载性的基础上,设计出了简单的厚板分布位置,从而简化了机架结构。根据机架的主要组成钢板厚度对刚度、抗偏载性、质量的影响规律及机架的应变云图,确定了正交试验的五因素和四水平,基于Taguchi正交试验设计和有限元数值模拟相结合的优化方法,以主立板、内立板、侧立板、上工作台、下工作台厚度为优化因素,以机架刚度、偏载时偏载变形量、质量为优化目标,通过单目标优化分析,确定影响各优化目标的主要因素;采用线性加权求和多目标优化方法,获得了使12000KN精冲压力机综合性能最佳的板厚组合方案。优化设计后,简单的厚板分布取代了复杂的环形板,机架结构相对原始筋板分布变的更为简单,此种拓扑优化方法对机架结构的优化设计具有工程指导意义,主要钢板对机架刚度、偏载变形量、质量的灵敏度,对机架结构的优化和更大吨位的精冲机设计具有指导意义。实现了大刚度、抗偏载能力强、轻量化的设计理念,本文利用Taguchi正交试验设计对机架综合性能影响较大的主要钢板厚度进行最优组合的筛选,为大吨位精冲机机架设计优化提供了理论依据。