随着现代高新技术的发展,在工业、农业、航空业、船舶业等工程领域数控机床加工已走在各式加工设备的前沿,已成为产品加工不可或缺的主流设备,主要原因在于数控机床的高速、高效以及高精度的加工特点。而数控机床要完成这“三高”的加工性能必须保证机床具有良好的静动态特性,其前提条件是机床整机及各关键部件的结构必须具备优良的静动刚度。因此对机床进行静动态特性分析成为产品设计过程中的必要环节,为提高机床的性能提供技术支撑。在分析总结国内外对数控机床整机及关键部件静动态分析和结构优化设计技术的基础上,本文选取“MV1890立式加工中心”为研究分析对象,对机床整机及关键部件进行静动态特性分析,最后对关键部件进行结构优化设计。其主要研究内容如下:(1)总结了国内外数控机床的研究现状,阐述了有限元理论和结构优化理论,简单介绍了CAE有限元分析软件ANSYS Workbench的功能和运用。(2)运用CAD建模软件Solidworks建立“MV1890立式加工中心”的实体模型,然后通过有限元分析软件对立式加工中心有限元模型进行网格划分等前处理操作。(3)对立式加工中心整机及关键部件进行静动态特性分析,得出相应云图、动态振型图以及频响曲线,并对此进行分析,找出机床薄弱环节。为提高机床的静动态性能和对机床进一步结构优化做好准备。(4)采用多目标模糊优化方法和拓扑优化方法分别对机床立柱、主轴箱和床鞍进行了结构优化设计。优化结果表明,机床整机及关键部件变形量减小,固有频率提高。