核电高压容器是核反应堆、蒸发器的核心部件,其制造过程中涉及多道有关焊缝、焊根、焊筋、坡口等磨削关键工序,因此设计生产与之配套的大型磨削装备就显得至关重要。由于待加工工件材料特殊,且体积庞大,不仅需要机床刚度好,而且功率强、动态响应好。文章利用数学建模的方式,对核电高压容器大型磨削装备的关键部件进行优化设计,并采用有限元建立零部件和整机的模型,进而零部件和整机结构的验证分析,对于新设计的大型磨削装备结构动态性能、加工的稳定性、开发周期的缩短和开发成本的降低无疑具有十分重要的意义。本文以高效磨削装备的结构最优化设计为目标,分别从机床关键零部件、整机、动态测试三个层次对大型磨削装备进行了静力学和动力学分析,并得出了相关的结论。首先在原有结构的基础上,依据设计的要求,对相关的重点部件进行受力计算。根据计算出的结果以及机床本身所受约束,运用机械优化的数学理论,进行关键部件的数学建模以及最优解的计算。然后根据得出的结果建立实体模型,进行静力学分析。最后利用有限元法对大型磨削装备关键部件和整机进行了模态分析,求出了关键部件和整机的前六阶固有频率及振型,根据振型判断了机床的主要薄弱环节,并得出了相应的结论。本文的重点是根据建立的数学模型,利用Ansys的优化模块,采用随机搜索的方法进行优化设计,得到了较为理想的数据。本文除了采用有限元法对大型高效磨削装备进行动态分析外,还采用模态实验测试方法得出整机的固有频率,然后与计算频率进行比较,结果基本一致,由此验证了有限元模型的正确性。本课题在原有的重型磨削装备的基础上,对该种设备进行相关研究与探索,为其它的大型工业磨削装备设计提供参考依据与思路。