等离子切割机(Plasma Cutting Machine)是借助等离子切割技术对金属材料进行加工的机械。其利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化(和蒸发),并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。等离子切割机广泛运用于汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构等各行各业。尽管国内己有多家生产数控等离子切割机的厂商,但是主要是以仿制进口机床为主,其加工精度和加工效率与国外先进机床相比差距较大。本文以长江钢业某一等离子切割机为研究对象,通过有限元仿真,试验等手段对等离子切割机横梁进行优化,以达到改善切割机横梁静挠度的目的,论文主要包括以下几个方面：1通过弹性力学中横梁受载荷弯曲变形的应力方程,位移方程的推导,从而精确计算出切割机横梁的最大应力,以及最大的挠度变形,为以后的静态测试提供参考。2通过有限元分析软件ANSYS,对切割机整机建模并且进行线性静态分析以及模态分析,得到切割机横梁各处应力,前几阶频率以及横梁最大的变形,为其进一步的拓扑优化提供参考标准。3对等离子切割机横梁结构进行在典型工况下的激励测试,分析横梁在各个方向上的振动频率。通过试验结果与有限元分析结果的比较验证,确认了所建立有限元模型以及静态线性分析的正确性。4在已有的切割机模型基础上,对横梁部件进行拓扑优化,对横梁各处材料进行重排列,满足体积最小化下最优刚度设计要求,使得横梁变形最小提高切割机加工精度。5对优化后形成的横梁材料分布进行计算分析,以检验其是否达到了刚度要求,比较优化前后横梁质量,应力,挠度变形等,确定其是否达到优化的目的,实现了切割机的轻量化。