本论文以船用柴油机机架零件为数控铣削加工的研究对象,深入研究了铣削加工力学、动力学建模和仿真的若干问题,进行了“机床-刀具-工件”工艺系统的模态测试实验,构建了立铣刀周铣和可转位铣刀多齿断续面铣加工的静动态铣削力模型和颤振稳定域模型,以获得的动力学仿真结果为约束实现了铣削加工过程多目标切削参数优化。基于理论研究成果开发了相关功能模块,并用优化前后的切削参数做了对比分析实验,取得了较好的效果。在对机架零件立铣加工进行力学建模过程中,选用瞬时刚性力模型求得立铣加工静态切削力、功率和主轴转矩等物理量;动力学建模过程中,把立铣刀简化为两自由度加工模型,利用力锤冲击实验方法得到工艺系统的传递函数,模态分析中采用峰值法进行模态辨识;运用解析算法实现了颤振稳定域的频域解;运用数值方法求解铣削动力学微分方程得到了动态铣削力、振动位移等物理量的时域解,并且研究了动力学特性参数对颤振稳定域的影响;其次拓展了立铣刀的建模方法,探究了利用变齿间角铣刀加工对颤振的抑制作用,分析了变齿间角铣刀抑制切削颤振的原理,并结合企业实际情况优化设计了一把变齿间角铣刀,仿真结果表明刀具齿间距分布不均可明显提高加工过程的颤振稳定性,从而提高了25%的材料去除率。在对机架零件面铣加工进行力学和动力学建模过程中,首先定义了可转位铣刀的几何模型,考虑到被加工工件壁厚较薄,就将切削加工系统分为“机床-主轴-刀具”和“工件-夹具”两个子系统,分别进行实验模态参数辨识,得到不同情况下的子系统传递函数和模态参数;通过求解系统运动微分方程得到了影响加工质量的静动态铣削力、振动位移等重要物理量;研究了因刀片后角限制、摩擦和磨损而引起的过程阻尼对颤振稳定域的影响原理;设计了可转位铣刀断续加工正交实验,利用商用软件CutPro的MALDAQ模块进行多齿断续加工在线振动测试,并通过FFT分析了刀齿切削频率、切削参数与强迫振动之间的关系。把以上建模仿真的结果作为多目标工艺参数优化的约束条件,采用遗传多目标优化算法优选工艺参数。为了实现人机交互式操作,借助软件工程思想,运用MATLAB-GUIDE软件混合编程技术,开发了基于铣削加工动力学仿真结果的工艺参数优选系统“EasyCut”。