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隨著計算機與軟件技術的日益普及和應用，有限元分析等現代結構分析方法已受到工程設計人員的廣泛認同和采用，并取得了顯著的技術經濟效益。本文采用ANSYS有限元軟件分析機床主軸箱，為其結構優化提供可靠的理論依據。
由于復雜的零件模型直接傳遞會產生ANSYS模型無法生成的問題，因此需對主軸箱模型進行適當的簡化和修改，簡化的基本原則按照以下幾點：1)在建模時力求精確，以真實反映結構的靜動態特性；2)忽略模型中所有小特征，包括倒角、圓角、小孔及凸臺；3)對模型中的小錐度、小曲率曲而進行直線化和平而化處理；4)不考慮對整體靜、動態特性影響小的零部件結構。機床主軸箱箱體結構模型，材料屬性為HT250，其彈性模量E=2.06E5MPa，泊松比0.25，密度p=7.8E-6 kg/mm，軸孔中線受力：P‑=450 kg，P1=600 kg；軸孔中線受力：P= 300 kg，P1= 400 kg。主軸箱在矩形導軌和三角形導軌上滑移。
由于主軸箱結構為空間不規則幾何體，故選用有中間節點單元，細化水平為3進行自由網格劃分。節點數為23863個，單元數為11712個。
主軸箱在工作條件下，導軌二方向運動均受到限制，故對導軌而進行方向位移約束。由于載荷的特殊性，作如下處理：求各個孔中心所受分力的合力，然后再根據軸承孔受力特點，以壓力的形式施加到孔上。
可以看出大部分的應力偏差值為3MPa，局部區域的單元應力偏差值在2.5 MPa左右，說明主軸箱的網格劃分密度良好，能保證計算結果的精度。可以看出，最高應力偏差值為7.329 MPa，這是由于主軸箱與導軌接觸處存在尖角導致的應力集中現象。這種應力集中是由于幾何構造或載荷引起彈性理論計算應力值較大，它不會影響整個結構的分析。
節點等效應力分布可以看出，主軸箱大部分區域的等效應力值為2MPa，最大值為9.266 MPa，位于軸孔下邊緣處。主軸箱應力分布不均勻，主軸箱大部分區域的安全系數在20以上，其設計的安全系數較大。從應力分析的角度，材料抵抗破壞的能力還有很大的潛力，應力值仍遠遠低于材料的強度極限，其應力集中不會影響主軸箱體的剛度。
結構總變形分布可以看出，主軸箱大部分的總變形值為-0.0012 mm，最大值為0.0024 mm，位于主軸箱孔施加載荷處。主軸箱整體變形較小，能保證在最大承載條件下加工出高精度的產品。但整體來講，3個方向的剛度分布不太均勻，如果可能，可以改進主軸箱結構，以提高主軸箱剛度，確保加工產品的精度。
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