数控机床和加工中心广泛应用于国防、航空航天和国民经济各部门,是自动化加工最基本的装备,关系到国家的安全和工业生产能否健康地增长。我国数控机床的结构动态设计水平比较落后,基本上还是基于经验、类比、静态的传统设计方法,无法快速响应市场,难以满足高速、高效、高精度加工要求。因此,为了能够快速开发出结构合理、加工精度高、低振动、低成本的机床新产品,来满足市场需求,采用先进的CAD/CAE技术、动态参数优化技术进行产品设计,显得尤为重要。本文针对结构设计动态参数优化展开研究,以佛山中南机械有限公司的FWV-6A立式加工中心为研究对象,进行了整机动静态特性分析及优化设计研究。主要研究工作包括:整机参数化CAD/CAE建模、整机模态分析和模态测试、整机静力学分析、整机响应面模型建立,整机动静态多目标优化。首先,根据加工中心结构确定影响整机质量、动静态特性主要结构尺寸参数。在SolidWorks 2009建立整机的参数化CAD模型,基于ANSYS Workbench仿真模块转化为参数化有限元模型,并对整机进行动静态特性分析。其次,采用与有限元法相结合的模态试验分析方法,对整机动态特性进行了研究。模态测试时,利用单点(多激振点)激励多点响应模态试验分析方法来获取完整模态参数,引入相关函数分析测试信号的可靠性。通过模态试验结果和有限元计算结果对比分析,可知有限元模型建模比较合理,为加工中心的动态优化设计提供可靠的基础。然后,基于前面建立的整机参数化有限元模型,将试验设计、响应面法、抽样技术、多目标遗传算法和灵敏度分析法相结合,对加工中心以高动静刚度和轻量化为目标进行整机尺度参数动态优化,得到了在保证整机动静态性能不变的情况下,减重达6.5%的优化结果。最后,为了本文研究的有限元建模方法、响应面法、多目标遗传算法等的系统优化分析方法能被企业快速掌握,提高产品的开发效率,对SolidWorks和ANSYS软件进行了二次开发,把具体产品建模、设计分析、结构参数动态优化设计方法固化到软件中,开发出可靠、自动化程度高、友好图形用户界面的数字优化设计系统—AutoDAO 1.0,适合企业产品开发需要。