随着国民经济的迅捷发展和企业竞争的日益加强,对机床制造业愈发提出高要求。如何在短时间以低成本达到高精度、高速度、高效率是机床行业亟待解决的难题。目前机床结构设计还是使用经验类比设计或是局部改进的设计方法。这使得在新机床任务开发和研发方面略显薄弱,且制造出来的机床材料浪费很多。新的有效的设计方法需要被研究。本课题来源于国家科技支撑计划“机床轻量化设计的‘概念-单元’技术与应用”(NO.2011BAF11B03)。本文围绕课题研究内容,吸取课题组经验,分别研究了机床支承件及其元结构的特征与分类,在元结构和支承件结合的基础上进行尺寸的性能优选,并提炼设计方法。主要研究内容如下：1.对本所涉及的10台机床支承件进行结构特征研究,着重寻找内部含有筋板结构的支承件的几何共性,按其几何形体特征分类。总结描述支承件的工艺特征,对每类支承件所受载荷与约束特征进行归类分析。2.提取元结构模型,且说明其在支承件中所起作用。在对元结构特征分析的基础上对其进行分类,并简要描述其工艺特征。以壁板类基本元结构为例,采用拉、压、弯、扭基本载荷,研究壁板类基本元结构的物理性能。3.以某立式加工中心立柱为例,对其内部壁板类元结构进行型式的变换填充,得到元结构的组合模型。将支承件壁板尺寸、元结构型式及其尺寸作为设计变量,运用ANSYS Workbench进行基于响应面法的尺寸优化,得到机床支承件不同元结构组合及其尺寸的物理性能。4.在上述基础技术研究下,提炼得到机床支承件元结构设计方法,详细给出设计流程,并用实例证明方法的有效性。