随着装备制造业的快速发展,我国数控激光切割成套设备已进入快速增长期。中小功率激光切割设备市场销售规模一直保持较高的增长速度,激光器实现了较高的国产化率。激光切割变得越来越流行,市场需要进一步提高切割效率,减少待机时间,扩大应用范围并降低运营成本。对小功率激光切割设备进行结构优化显得十分重要与迫切。YX1513型激光切割机是一种小功率的激光切割机,适用于切割薄板,购机成本低,可切割高反材料。然而,机身结构的固有缺陷,导致其在厚板切割、耗电控制、智能操控等方面的性能不够理想。本文运用模态分析理论和接触分析理论,对YX1513型激光切割机的结构进行优化设计。(1)构建激光切割机的几何模型与有限元模型。采用Inventor软件对激光切割机进行三维实体建模,对切割机的不同工况进行模态分析。用ANSYS进行静态接触分析,确定等效应力值范围0.858Mpa～9.472Mpa,最大等效应力和最大位移均出现在X齿条上,判断强度和机器的可优化空间。(2)对激光切割机整机进行模态分析。基于整机固有频率的模态振形判断机身结构的变形、扭曲程度。通过动态性能测试实验对有限元建模与模型处理结果进行验证,大部分各阶拟合误差小于20%。(3)对激光切割机的结构进行优化。在模态分析、接触分析与影响因素分析的基础上,找出机身结构中的薄弱环节。以等效应力最大值9.472Mpa为约束条件,通过调整机架的高度和优化支撑梁的分布,在确保机身结构稳定的前提下,降低结构重量。最终获得的几何质量为1355.4kg,等效应力为6.8535Mpa。经过对比分析,改进后机身结构各项指标均有所提升,机床性能和稳定使用时长都得到一定程度的改善。研究YX1315型激光切割机结构、性能的优化方法,不仅获得一套结构稳定、重量更轻的设计尺寸。而且提升产品性能,进一步降低市场价格,促进小功率激光切割产业健康、有序发展。