铁路运输是我国最重要的运输方式之一，具有适应能力强、安全性好、运输效率高等特点。而高速铁路与普通铁路相比，具有速度快、舒适性好、输送能力大等优点，在近几年得到了迅速发展。道岔作为高速铁路关键零件之一，加工质量直接影响其侧向最高允许通过速度，从而影响总体运能和安全性等。因此，为了提高道岔加工质量，需要对机床加工特性、加工参数选择等关键技术进行研究。高速铁路道岔所用材料为高锰钢ZGMn13，硬度高，是典型的难加工材料；毛坯采用轧制成形，加工量比较大；同时，企业对高速道岔的加工效率要求比较高。根据这些加工特点，项目选用成形铣刀进行加工。由于毛坯材料硬度高、加工量大，铣削力也比较大，对机床的振动和刚度等特性提出了更高的要求。为了保证工件的加工质量，在进行机床设计过程中需要考虑机床振动及刚度等动静态特性，防止在加工过程中产生共振和变形。文章第一部分采用ANSYS作为分析工具，对机床进行了模态分析，获得了固有频率、振型和变形数据，同时进行了相应的模态测试，获得了机床实际的各阶固有频率、振型及相应的频率响应曲线，仿真分析结果与测试结果吻合较好，表明机床结构设计是合理的。同时，机床一阶固有频率超过50Hz，表明机床刚性较高，能够满足高速道岔重载切削要求。仿真分析结果为机床设计提供了理论参考，提高了设计效率，保证了设计可靠性；测试结果验证了机床设计的合理性和可靠性，从而保证了机床的良好加工性能，为进行加工仿真和参数优化提供了可靠的保证。生产企业往往通过试切方式来获取各项加工参数，试切过程不仅会大大增加生产成本，而且延长生产周期。文章第二部分采用加工过程仿真软件VERICUT模拟实际加工过程，进行几何加工仿真，实时动态的了解切削情况，不仅能够准确快速的获取加工参数，而且能够实时动态的了解切削情况，帮助用户直观地评估工艺规划的合理性，准确地找出程序中的错误，减少工件报废、刀具损坏和机床碰撞等不良情况出现，快速改善道岔加工质量，提高切削效率。并基于切削速度优化原理，采用恒定体积去除率方式对加工代码进行自动优化，从而显著地提高加工效率。在成型铣削加工过程中，铣削力是关键因素之一，直接影响到机床加工性能和工艺参数的选择，从而影响道岔加工质量。为了获取铣削力变化规律，文章第三部分基于金属切削理论建立了成形铣刀铣削力理论模型，并以道岔组成部分之一的曲线尖轨的工作边型面为加工对象，进行铣削实验，对理论模型进行了验证，确定了理论模型的正确性。同时，铣削力也是参数优化过程中的重要约束条件之一。成本和效率是现代企业追求的两个最重要的经济技术指标，采用优化后的铣削参数进行加工，能显著提高加工效率，降低生产成本。文章第四部分根据实际加工情况确定了设计变量、目标函数和约束条件，建立了铣削参数优化模型，并采用遗传算法进行优化计算，获得了参数范围内的最佳参数组合。通过对机床进行动静态特性分析、建立成形铣刀铣削力理论模型、对加工参数进行优化计算，保证了高速道岔的加工质量，同时显著地提高生产效率，降低了生产成本。因此，对本课题进行研究具有重要的理论价值和现实意义。