目前,长杆类和长轴(管)类锻件大多采用平锻机锻造。但考虑到生产过程的经济性,对于小批量多品种长杆类、长轴类锻件,不适于用平锻机生产。4 MN卧式液压镦锻机即是针对该类零件研制的一种专用模锻设备。镦锻机机架作为成形设备的基础支撑部件,在工作过程中承受全部工作载荷,其强度和刚度对于整机安全和产品质量起着决定性作用,因此研究机架在预紧及工作状态下的应力和位移分布情况,保证机架有足够的刚度和强度是十分重要的。本文在详细研究液压机本体结构分析的历史与现状及存在问题的基础上,分析了镦锻机机架的结构及其预紧和受力特点,以有限元分析软件ANSYS为工具,利用预紧单元法模拟了预应力组合机架的预紧力作用。采用实体建模方法,选用四面体实体单元,建立了机架的参数化有限元模型,进行了有限元三维整体接触分析,揭示了机架的应力、位移分布规律,从而找出了机架受力及变形危险点的位置,得到了静态特性。选用兰索斯法(Lanczos),对预应力组合机架进行了模态分析,获得了机架的前十阶固有频率及相应的固有振型等动态特性参数,并分析了各阶模态对所研究机架的工作性能的影响。文中对作用在前梁及下横梁上的残余预紧力和离散变量优化进行了技术处理,基于对下横梁及前梁有限元分析的基础上,借助参数化语言APDL和工程结构最优化技术,采用子问题优化算法,编写了优化程序,分别对下横梁、前梁结构进行了优化,获得了最佳的结构设计参数。