针对高速度、高精度、高效率发展的现代机械制造行业,机床产品的技术改造和技术攻关尤为重要。CAE技术已成为研发中不可缺少的一环,可以在设计阶段判断其动静态特性,从而提高机床精度和效率,缩短研发周期,节约成本避免不必要的浪费。在国内YK系列高速重型数控滚齿机是最近几年发展起来的高性能齿轮加工机床,其立柱是机床的关键部件,立柱的刚度和振动性直接影响机床的精度。本课题以YKQ31300重型数控滚齿机立柱为研究对象,以立柱的静动态特性分析为研究手段,建立数学模型对立柱进行优化设计。本文首先抓住结构的主要特征简化模型,运用Solidworks对滚齿机立柱进行建模和零件装配。然后导入ANSYS workbench软件中,添加各零件属性并划分网格得到有限元模型。对重型数控机床立柱进行了静力学分析,计算X、Y、Z方向的静刚度和强度,得到了应力和应变的分布规律,研究得出滚齿机立柱结构的整体刚度和强度符合加工精度要求,远远低于屈服极限,需要通过优化尺寸去除材料以减轻立柱质量。对重型数控机床立柱进行动力学特性分析,运用立柱模态分析,得到立柱的前三阶模态的固有频率值相近,振型分别是围绕着Z轴做左右摆动、前后摆动以及左右前后的复合扭转振动。后三阶模态的固有频率值接近,振型分别是围绕着Z轴做四面收缩、后面压缩以及侧面呼吸振动。运用谐响应仿真分析,立柱得到前六阶固有频率均远大于滚齿机滚刀主轴工作转速与最高设计转速两种转速对应的激振频率,立柱的动刚度满足切削要求。最后轻量优化设计。结合国内外对立柱的筋板结构选型研究,确定使用十字筋板结构。在确定结构后,采用实验设计法对结构尺寸进行优化设计,并结合到铸造工艺,进一步确定最后的优化设计尺寸。最终外壁厚度选为30mm,筋板厚度选为18mm,前面筋板高度选为273mm,侧面筋板高度选为109mm,后面筋板高度改为104mm。,并验证了在不影响其动静态特性下降低了立柱质量,优化后立柱的质量由18859kg降低到18660kg,减少了199kg,降低了1.05%重量。