方坯结晶器是目前国内钢铁企业中大型连铸机的核心部件，且属于消耗品，用量大，废旧的结晶器铜管经修复后可以在生产中再次使用，降低企业的生产成本。但是结晶器铜管的修复技术是钢铁企业面临的最大问题，为了解决这一问题，文章以研究修复方坯结晶器铜管为目的，认真分析结晶器铜管内表面的结构和通道线形特点，以及其内表面的成形方法和成形运动，根据金属切削加工工艺，采用仿形靠模铣削加工方法对结晶器铜管内表面进行切削修复。根据方坯结晶器的结构特点以及机床的结构设计要求，研制开发了一套用于方坯结晶器铜管内表面修复加工的专用装置。文章主要根据导轨的受力分析，对弧形滑动导轨结构、滑块结构、间隙调整装置进行了详细设计，阐述了左侧弧形导轨移动装置、中间固定装置、右侧弧形导轨固定装置的结构特点与作用，完成整套装置三维模型的建立。利用ANSYS Workbench对方坯结晶器加工装置进行了动态特性分析，得到了其固有频率和变形频响函数曲线，发现弧形导轨为主要振动变形区域。利用ANSYS Workbench中的Design Explorer模块对弧形滑动导轨截面尺寸进行多目标优化设计，在满足强度要求的前提下，降低了导轨的最大挠度变形，提高了导轨的低阶固有频率，保证装置在远离发生共振的频率区域内稳定运行。