激光切割机已广泛应用到汽车工业、航空航天等制造领域,具有广阔的市场前景。随着市场对激光切割加工精度与速度要求越来越高,机床设计应具有合理的结构和优良的动、静态性能。针对激光切割机的结构优化设计,本文主要完成的工作如下:1)根据市场调研和产品定位确定激光切割机的技术性能指标,并分析各机床结构特点选取横梁倒挂式作为机床总体结构。研究总体传动方案并进行电机选型,在分析工作原理、技术特点的基础上,完成整机结构设计,建立机床三维数字化模型。2)基于Ansys Workbench,对机床整机模型进行静力和模态分析,获得了各方向变形、等效应力及各阶固有频率与振型。根据分析结果得到机床薄弱环节,并确定需优化的部件。对纵梁提出改进方案并进行分析,对溜板进行拓扑优化并结合仿真结果进行结构优化,使结构更加合理,提高溜板静动态特性。3)对横梁结构进行拓扑优化,提出改进方案,选取合理的横梁结构参数,建立横梁结构优化模型。采用基于BP神经网络和遗传算法,与模糊解法相结合的多目标优化方法,通过正交试验法确定网络训练样本,利用BP人工神经网络极强的非线性映射功能,描述和处理横梁结构设计变量与其输出量的关系,借助模糊解法得到多目标优化模型的目标函数,并通过遗传算法的全局寻优能力对激光切割机横梁进行结构优化,使横梁的质量和刚度得到提高。4)对优化后的整机结构进行有限元分析,仿真结果表明机床静态特性和动态特性均得到明显提高。最后结合激光切割机设计及优化研究结果,制造出激光切割机样机,完成机床现场装配与调试,激光切割机加工样件满足要求,验证了本课题的研究成果。