数控龙门镗铣床在大中型零件的加工当中,起着十分重要的作用,随着产品精度要求的提高,对数控机床综合性能的要求也越来越高,而传统的设计方法缺乏有效的理论依据,制约着机床向高速度、高精度和高效性方向发展。所以在机床的设计过程中引入现代设计理论,就显得尤为重要。在机床的设计过程中,对机床零部件进行静动态分析,可以获得其特性参数,将这些参数与机床的性能要求进行对比分析,则能得知机床的薄弱环节,从而为结构优化设计提供依据和指导,并且能缩短产品的开发周期、降低成本,提高机床的综合性能。本文以某型号数控龙门镗铣床龙门结构为研究对象,针对设计之初机床加工精度不足,龙门结构变形过大的问题,对龙门结构的主要组成部件——横梁和立柱进行了有限元分析和结构优化。用有限元软件建立了数控龙门镗铣床的有限元模型,并利用软件进行了结合部受力参数识别的研究,提取了结合部的受力,然后再对零部件进行加载,准确反映了单独零部件在装配体中的受力情况,从而为后续的分析提供精确的边界条件。对横梁和立柱进行静态分析,得到横梁和立柱的应力分布、应变以及最大变形情况,为后续的优化设计提供数值依据即目标函数和部分约束条件的确定。对横梁和立柱进行模态分析,得到横梁和立柱的在无阻尼振动下的前六阶固有频率和振型,为后续的优化提供数值依据即部分约束条件的确定。通过灵敏度分析,得出了横梁和立柱结构主要设计参数对最大变形以及质量的响应曲线,以便清晰的观察各参数对目标函数以及状态变量的影响程度,为结构设计提供指导,具有重要的实际意义和参考价值。在综合评估机床龙门部件性能指标的基础上,将有限元软件和最优化设计理论相结合,建立了以横梁和立柱的内部筋板和壁厚为优化设计变量,以结构质量、最大应力以及一阶固频为状态变量,以结构最大变形为目标函数的数学优化模型,并采用拉格朗日二次规划法进行优化计算,最终得到满足条件的设计变量。