特种筒形件是我国重要武器装备上的关键部件，其原有的生产设备落后，并且效率低，无法满足国防工业的需求。因此，某企业开发了新型的12500kN/3500kN组合式油压机以改进筒形件的生产工艺。组合式油压机采用机架连体技术将两台机架连接在一起，在一台压机上完成了原来由三台水压机完成的任务。为了校验设计是否合理，找到设计中存在的问题，需要采用有限元分析技术对设计方案进行分析，针对设计中的不合理之处提出改进方案。本文采用有限元分析软件MSC.Marc对机架在冲盂工况和拔伸工况时的静态强度、刚度进行了分析，得到了机架的应力分布，立柱、上横梁下平台、下工作台垫板的变形情况，提取了立柱变形的挠曲线，得到了立柱内侧最大变形处的位置。对机架的模态特性进行了分析，得到了其前十阶固有频率及相应的振型，为优化设计提供了依据。基于有限元分析结果，采用序列二次规划法对组合式油压机机架进行了结构优化，在满足一定的强度、刚度及模态特性的条件下得到了一组使机架的质量最轻的设计参数，节省了钢材，降低了制造成本。按1:8的比例设计了试验机架，采用液压缸加载模拟油压机的冲盂工况、千斤顶加载模拟了拔伸工况，测试了机架承载时导板的变形以及轴向应力，试验结果表明优化后立柱的刚度满足要求，验证了优化分析结果的可靠性。