预应力钢丝缠绕技术由于其结构疲劳强度高、重量轻、制造难度低等优点,在重型自由锻、模锻、挤压等成形压机上已逐渐得到应用。随着较小锻件的需求日益增多,设计钢丝缠绕中小型锻造液压机进行模锻件的锻造已是一个重要的研究方向。本文基于预应力钢丝缠绕理论,将预应力钢丝缠绕技术应用到模锻液压机上,提出了50MN钢丝缠绕式模锻液压机本体结构的初步设计方案,确定了压机的主要技术参数,对主要零部件的强度、刚度进行计算与校核。对本体机架进行了钢丝缠绕设计,确定了钢丝缠绕的初应力,缠绕层数以及钢丝层的宽度等重要参数。针对钢丝缠绕机架有限元计算耗时巨大的问题,推导了多层钢丝等效面压力公式,建立了预紧与合成工况等效面压力关系式,有效降低了计算机耗时,实现了多重静不定缠绕机架的结构有限元数值模拟。采用ANSYS Workbench有限元分析软件对液压机的主要零部件进行静力学分析;对于立柱、半圆梁,验证了强度、刚度,针对不足的情况提出了改进方案,再次导入ANSYS Workbench进行静力学分析,获得了符合要求的设计方案。根据结构优化理论,提出了结构优化的数学模型,确定了设计变量、约束函数以及目标函数;运用ANSYS Workbench的结构优化模块,实现了半圆梁开孔的尺寸与位置优化,降低了结构重量。