随着中国制造业的发展,各种机械装备的应用越来越广,市场对装备设计周期与设计质量提出了更高的要求。压力机是板金零件冲压成形应用最为普遍的设备,是机械装备中一类重要的大型加工设备。压力机的设计由简到繁,经过了很多代的更新,传统的人工设计方式,设计计算量大,设计周期长,过于依赖设计人员的设计经验,对于相似机型的设计,重复利用率不高,且由于经验设计很少进行强度校核与优化,所以得出的机械结构往往过于保守,存在材料冗余、机械结构过于庞大等现象。本文对GCP-315压力机进行设计研发,并针对经验设计中的问题,对GCP-315压力机从CAD开发、有限元分析和优化分析三个层面进行了研究。首先,根据客户的使用需求,对GCP-315压力机进行整体结构设计,确定压力机的主要技术参数,并对关键部件进行设计。在此基础上,利用SolidWorks二次开发技术,经历了尺寸计算、参数变量规划、宏命令录制、设计交互界面、代码编写等步骤,实现了 GCP-315压力机部分零件的参数化建模。其次,将有限元分析应用到GCP-315压力机的设计,对建立的模型进行几何清理、定义材料属性、划分网格、施加载荷及边界条件,进行静力学仿真分析,获取关键零部件的应力与变形云图,将结果与设计许用值对比,分析零部件的静力学特性。对零件进行模态分析,得到前六阶非零模态频率与振型,分析其结构动力学特性。最后,以静力学分析为基础,综合运用基于Kriging代理模型的响应面法对机身板材厚度及喉口圆角大小进行优化设计。对滑块箱体进行拓扑优化,选取优化区域和非优化区域,以单元的密度为设计变量,以应力和体积分数为约束条件,以柔度最小为目标函数,进行了 26次优化迭代,根据优化结果对滑块的结构进行修改,并再次对优化后的模型进行静力学分析,对比优化前后滑块的力学特性。优化后,机身重量减轻了 7.77%,滑块重量减轻了 14.3%,实现了机身与滑块的轻量化。经过验证,修改后的结构同样符合强度和刚度的许用要求。优化后的模型对实际结构的设计有一定的参考作用,同时也适用于其他产品的轻量化设计,缩短研发周期,提高企业的竞争力。