螺旋槽专用数控铣床用于加工螺杆马达等装备的核心部件螺杆转子。数控机床加工技术日益发展,机床部件的结构性能需满足更高的要求。机床关键结构的设计需减少对同类型产品的简单仿制,根据结构件工作性能要求,提高结构合理性和材料利用率,保证机床的静动态特性,提升机床的加工精度和性能。因此,提出对机床关键结构件进行静动态特性分析,根据分析结果对关键结构件进行优化改进,使得改进后的机床结构满足更高的性能要求。本文以LXK系列螺旋槽专用数控铣床为研究对象,运用有限元分析技术和结构拓扑优化方法,对其关键结构件进行静态特性分析、动态特性分析、拓扑优化设计和尺寸优化。主要研究内容如下:（1）根据专用数控铣床的整体参数和结构特点,建立LXK系列螺旋槽专用数控铣床三维实体模型,选取立柱、床头箱体和电机座三部分结构作为机床优化的关键部件。适当简化后确立机床关键结构件的有限元模型,利用有限元分析软件对其进行静态特性分析和动态特性分析,求得机床关键结构件的总变形量、应力云图、弹性应变和前四阶固有频率。对其静动态分析结果进行探讨,确定各结构需要改进优化的部位。（2）通过试验模态分析方法对LXK系列螺旋槽数控专用铣床的电机座结构进行模态试验,处理并分析试验数据结果。对比试验模态结果与有限元模态分析结果,验证了有限元模型的准确性。（3）通过拓扑优化的方法,对螺杆铣床关键结构件分别采用变密度法进行拓扑优化设计,根据拓扑优化结果、静态分析结果及各结构装配需求重新设计并建立新的结构模型。（4）基于响应面优化原理,以拓扑优化后的各结构的优化尺寸为设计变量,建立各结构参数化模型,明确各尺寸取值范围,对结构进行响应面拟合,建立多目标优化方程,最终得出各结构件优化尺寸最优组合。对优化前后的机床关键结构件的静动态特性及结构质量进行对比,结果表明优化后机床关键结构件在质量减小的情况下静动态性能均有所改善。