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数控机床作为现代制造业的主流加工设备,已成为国际制造业和国防工业竞争的焦点,是航空航天业和军工等工业发展的重要支撑之一,是降低产品制造成本、保证产品质量、提高产品生产率和市场竞争力的重要手段,其拥有量及其性能水平体现了一个国家的综合制造能力,是国家竞争力的重要标志之一。随着数控机床向高精度和高可靠性的方向发展,对其工作性能的要求越来越高,数控机床不仅要具有良好的静态特性,还必须具有良好的动态特性。本文针对国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”项目—汽车发动机关键零部件高效高精加工柔性自动线技术创新平台所研发的DL-20MP活塞加工专用数控车床,结合工程理论和实际,采用有限元分析的方法对其进行了静动态特性分析,并完成了该车床关键部件的优化设计,具体研究内容如下：(1)在保证有限元分析精度和充分反映DL-20MP数控车床结构力学特性的前提下,对数控车床的三维模型进行了合理简化,大幅度节约了运算时间。针对DL-20MP数控车床的结构特点进行了网格划分,确定了载荷和约束的施加方式,真实模拟了DL-20MP数控车床的工况。(2)确定了DL-20MP数控车床静态特性分析的思路,研究了切削载荷的传递路径,计算了最大的切削载荷。通过静态特性分析得到了整机和关键部件在静态载荷下的变形和应力分布云图。(3)通过对DL-20MP数控车床整机和关键部件进行模态分析和谐响应分析研究其动态特性,其中模态分析得到了整机和关键部件的前4阶固有频率和振型,谐响应分析得到了整机和关键部件在简谐激振载荷作用下的频响曲线。(4)根据静动态特性分析结果对DL-20MP数控车床的关键部件进行了优化设计。首先对滑体进行了基于密度法的拓扑优化设计,优化了筋板的布置方式；其次对床鞍进行了基于密度法的拓扑优化设计,减轻了床鞍的重量；最后对床身进行了基于灵敏度分析的多目标尺寸优化,减小了床身的变形。通过对DL-20MP数控车床进行静动态特性有限元分析及优化设计,减轻了机床的重量,关键部件的变形和固有频率等指标也得到了不同程度的提高。本文的优化结果为改进DL-20MP数控车床的结构提供了理论依据,本文的分析思路和方法为同类机床的设计和生产提供了参考。