在汽车发动机、泵体、阀等机械结构中,普遍存在形状复杂的多孔腔零件,对工序间、装配前带有油污、金属屑等杂质的多孔腔零件进行冲洗,满足产品清洁度,保证产品质量尤为重要。随着对多孔腔零件的冲洗质量、生产效率提出了高要求,针对多孔腔零件冲洗夹具,在通用性、高效模块化、高精确度、经济性等方面存在的局限性,分析了冲洗夹具定位夹紧系统,并且利用ANSYS有限元分析软件建立喷嘴、夹具体结构模型,对喷嘴进行静力学应力分析,以及对夹具体进行动态特性分析,最终达到结构优化的目的。首先,详尽说明了夹具结构优化方法与有限元优化分析的基本方法。依据夹具夹紧定位原理,分析冲洗夹具的定位装夹结构。通过比较夹具夹紧机械结构,提出了能够实现快速装夹的夹紧结构。以夹紧定位可靠性原则为目标,建立夹紧点优化数学模型,利用线性加权法对夹紧点优化模型进行求解,确立了装夹结构的改进方案。结果表明,该装夹方案满足零件的稳定性,改善了装夹速率。其次,通过ANSYS有限元软件建立喷嘴结构模型,进行静态分析,分析得出喷嘴内壁应力分布不均匀以及应力集中点居多。利用喷嘴内壁水射流系统中能量转换原理,建立能量守恒方程,分析喷嘴结构参数,即喷嘴直径、长径比、收缩角、扩散角对喷嘴内壁压力分布的影响。提出四种喷嘴结构优化方案,通过静力学分析,将四种结构下的应力分布结果进行比较,得出圆锥形喷嘴d优于圆柱型喷嘴结构,不仅改变了应力集中点位置,且内壁应力分布均匀。为得到圆锥形喷嘴结构d的最优结构,还需对其结构喷嘴直径与长径比参数综合优化分析。再次,通过对夹具体模态分析,提取了夹具体的前十阶模态,着重分析了各阶振型对夹具体的影响,为动态优化奠定了基础。通过对夹具体动态响应分析,研究分析夹具体在冲洗载荷作用下的动态响应,了解夹具体峰值响应频率值,得出外部激励频率接近夹具体固有频率,易产生共振现象,需进行动态优化。最后,利用正交设计法,结合喷嘴静力学分析,得出喷嘴d的最优结构参数,指出喷嘴直径对喷嘴内壁压力影响最大。以夹具体质量,夹具体固有频率为优化目标,结构许用应力值为状态变量,以夹具体的油路孔直径和高度为设计变量,采用ANSYS软件优化模块对夹具体结构进行优化,得出最优夹具体结构。对优化后夹具体进行模态分析、动态响应分析,分析可知改进后夹具体固有频率跳过了外部激励频率,峰值响应的一阶频率从47.369Hz降低至43Hz,减弱了共振现象,并减少了夹具体质量13.3%。结果表明,优化后的冲洗夹具结构重量轻。