随着工业水平的不断发展,机床已渗透到制造业的各行各业,数控机床的性能水平和精密程度是衡量制造技术水平的重要标志,其各个组成支承件的性能更是影响整机性能的关键,合理设计支承件结构是提高机床性能的重要途径。本文综合结构设计研究基础,建立涵盖物理模型建立、概念模型建立、主体结构设计、性能分析评价四大模块的机床支承件结构设计方法,用于指导支承件的结构设计,可达到事半功倍的效果。某型号立式铣车复合加工中心是某机床厂设计生产的高性能、高精度产品,其组成支承件横梁长达17m且处于简支状态,在外力作用下容易产生比较大的形变,是影响整机加工精度的薄弱环节,目前只能依靠控制系统进行调整。本次设计目的是在保证横梁静刚度性能的前提下达到轻量减重,使得整机加工精度进一步提高。物理模型研究是支承件设计方法的基础,后续设计需要在物理模型基础上进行。建立横梁几何实体模型,计算横梁承载的有限元载荷,模拟实际工况施加弹性约束,最后通过单元尺寸灵敏度分析确定合适的网格尺寸,完成横梁物理模型的建立。设置优化三要素,对横梁物理模型进行拓扑优化,根据优化结果建立表示材料分布的横梁概念模型,指导横梁的结构设计。从外形特征、隔板特征、筋板特征等方面对横梁进行设计,建立X+V形筋板单元,使得横梁质量从138t减重到124t,整体减重8%左右。支承件静刚度性能评价模块在机床设计领域占有重要地位,对支承件静刚度性能作出有效合理的评价是支承件设计的关键所在。本文建立的性能评价方案采用“单一变量法”,模拟支承件实际工作状态建立评价模型,以刀具位置误差作为综合评价指标分析支承件静刚度,直接与加工精度建立联系,使评价结果更有实用价值。