高档数控机床对速度和精度的要求不断提高,使得机床开发过程中,控制结构的动响应成为关键的问题。借助有限元分析软件进行结构分析与优化是解决该问题的重要手段和必然趋势。本文基于有限元法,以SGM50A精密卧式加工中心为研究对象,对其床身、立柱以及两者装配所得组合体进行结构分析与动态优化。首先,使用有限元前处理软件HyperMesh建立了立柱的壳单元模型和床身的体、壳混合单元模型。床身与立柱结合面采用弹簧—阻尼单元法实现柔性连接,建立了组合体的有限元模型。并通过静力和模态分析,了解结构的应力分布特点和模态特性,找出了结构薄弱环节,为结构优化提供参考。此外,考察了床身与立柱连接刚度变化对组合体模态特性的影响,证明了实际结合刚度在理论计算刚度的±20%范围内时,由其引起的模态计算误差可忽略。然后,使用锤击法对结构件进行自由模态试验,验证了有限元模型的正确性。以振型一致,比较模态频率的方式考察理论模型的计算误差,并总结了理论计算存在误差以及造成试验模态丢失的主要原因。最后,结合力学分析结果和课题要求,提出了立柱结构优化的目标,并基于元结构思想,综合运用各种优化方法进行结构动态优化。给出的立柱优化方案在保证静刚度满足要求的前提下,减重10.7%,激振频带内模态频率平均提高7%,达到了预期的优化目标。论文基于有限元法完成了SGM50A加工中心关键结构件的力学分析,并给出了优化方案,为该机床的改进提供参考。同时,文中使用的结构建模及优化方法具有一定的参考价值。