随着现代制造技术的发展,人们对高精度特型刀具的品种和数量的需求越来越大,刀具的刃形也越来越复杂,这类刃形复杂的刀具,采用普通工具磨床和传统工艺方法来制造很难实现,这使得世界各国都在研究五轴联动的数控工具磨床。电主轴直驱磨削模块不仅输出转矩大,承载能力高、可靠性好,而且具有快速的动态响应和高的精度。但是这种电主轴直驱方式的刀具磨床需要怎样的机械结构去实现,以及这种直驱方式下对关键零部件的动态特性是否满足强度、刚度以及加工要求,值得我们研究和探讨。本文通过对五轴数控刀具磨床的研究,参考并结合了前人对五轴数控刀具磨床的设计研究,完成了五轴数控刀磨床虚拟样机的设计。本文主要研究内容如下:(1)本文完成了五轴数控刀具磨床的总体结构设计,按照总体设计方案,在Solidworks三维软件中完成各模块的几何建模以及各模块的装配。(2)本文完成了对关键零部件的静动态特性分析,通过静力学分析校核关键零部件设计的合理性,分析受力情况对零件精度的影响,表明在受到静力状态下关键零部件的变形量能够满足刚度要求。(3)本文通过动态特性分析中的模态分析,分析零部件自由状态与约束状态下的固有频率,分析得出结论床身、滑台、回转工作台连接件具有良好的模态特性;通过谐响应分析,分析床身、滑台、回转工作台连接件对频率的响应特性,得出结论床身需要避免3400-3500Hz频段,滑台需要避免500-600Hz频段,回转工作台连接件需要避免1750-1850Hz频段。(4)本文通过静动态特性分析后的结果,对关键零部件结构模型进行优化设计,主要考虑一下两个方面:拓扑优化设计与结构参数优化设计,得到了结构的最优模型。