我国目前是工业金刚石和立方氮化硼等超硬材料的主要生产国之一,国产六面顶压机是我国合成超硬材料的主要高温高压设备。面对国产六面顶压机日益大型化的趋势,其整体结构和关键部件需要进一步优化设计。本文运用Pro/e建立了560mm缸径的六面顶压机铰链梁系统的三维实体模型,以有限元法并基于Ansys workbench对国产六面顶压机铰链梁和工作缸进行了应力和变形分析,并依据计算结果和实验数据对工作缸进行了优化设计。模型中首次引入销轴并约束了销轴的运动,使凸耳处的载荷情况更接近实际工况,避免了对铰链梁和工作缸单独分析所进行的大量近似和简化。模拟结果表明铰链梁上的von Mises应力峰值主要分布在凸耳的通孔处,最大应力值为348.32MPa;工作缸上的von Mises应力峰值主要分布在工作缸底部圆弧处,其最大应力值为242.87MPa,应力峰值均低于许用应力(486.67MPa)。本文研究的六面顶压机的工作缸壁厚为60mm,由于工作缸的应力峰值远远小于许用应力,可见有很大的优化空间。本文分别对60mm、10mm、5mm和3mm的工作缸以及和减薄后的工作缸组装在一起的铰链梁进行了应力和变形分析。通过计算得出,在满足许用应力和许用位移的的范围内,工作缸的厚度不能低于3mm。通过减薄工作缸的厚度,以达到对铰链梁系统的优化设计的目的,即降低应力峰值、减少材料用量、降低设计和生产成本。本论文的研究成果为六面顶压机的优化设计和改造提供了有价值的参考数据,有助于促进六面顶压机和高压合成技术的发展。