随着全球经济的快速发展,资源的缺乏和环境的污染日益严重,再设计作为废旧机床回收再利用的关键环节,对实现节能环保至关重要。本文以某型号五轴龙门加工中心为研究对象,以有限元理论为基础,对该加工中心进行静动态特性分析及薄弱件再设计,论文主要工作内容如下:(1)建立了联接板的有限元模型,通过模态试验验证了模型的准确性,对比两种联接板结构的模态频率优选出合适的结构,并运用同样的建模方法建立了加工中心其它大件的有限元模型,并对其进行了模态分析。(2)建立了加工中心整机的有限元模型,根据切削力试验,对整机最恶劣工况进行了静力学分析,并通过刚柔耦合的分析方法,识别出整机X、Y及Z三个方向的薄弱部件。同时对整机进行了模态分析和谐响应分析,结果表明,立柱Y向刚度,横梁X和Z向刚度及滑枕X和Y向刚度较低,与静力学分析结果一致,在此基础上提出了机床大件刚度匹配设计流程。(3)本文提出了基于刚度方向性的机床大件再设计理念,根据模态振型,通过合理运用结构优化设计方法,在保证结构质量基本不变的前提下,提高结构特定阶振型对应的固有频率,因而能够针对性地提高结构特定方向的刚度。由于部件不同结构参数对其某方向刚度灵敏度不同,因此,①立柱优化是采用改变结构筋板布局方法,最终形成了三种新的立柱结构方案,根据分析选择井字形筋板结构,该结构的一阶和二阶固有频率分别提高了 40.3%和8.8%,同时质量减轻了 0.8%,提高了 Y向刚度;②横梁优化是采用尺寸优化方法,在质量不变的前提下,横梁在自由边界条件下的前三阶固有频率的加权平均达到最大,提高了 X和Z方向刚度,其中横梁一阶模态频率由148.76Hz提高到160.82Hz;③滑枕优化是采用改变结构截面形状方法,在质量基本不变的前提下,滑枕前三阶模态频率均有所提高,提高了 X和Y向刚度。对优化后的整机进行静动态特性分析,结果表明,在保持整机质量基本不变的前提下,改善了整机的性能。