本文以YDT-D160／12型Y轴动力刀架为研究对象,完成了参数化建模、理论和实验模态分析及拓扑优化设计。主要内容如下：　　 ⑴建立动力刀架的参数化模型。对Solidworks软件用Visual Basic进行二次开发,建立了动力刀架参数化平台,实现了动力刀架零件和整机参数化建模,有关工作是刀架的模态分析和拓扑优化设计的基础,并将为动力刀架后续新型号(YDT-D125／12型、YDT-D100／12型)的快速开发提供支持。　　 ⑵全面的模态分析。建立了主要零部件和整机的有限元模型。分别计算了自由模态和约束模态；为了和试验结果进行比对,还建立了带支架的动力刀架整机的有限元模型,计算了约束模态。　　 ⑶刀架的模态试验与模型验证。对动力刀架单件和整机进行模态测试,分别得到了刀架单件和整机固有频率和典型模态。刀架各个单件的试验结果与仿真结果相比,前两阶固有频率相差在7％以内,后四阶基本在10％以内。刀架整机的试验结果与仿真结果比较,其中动力刀架(带支架)模型的仿真结果与实验结果得出的相应振型基本一致,验证了动力刀架有限元模型的正确性；刀架最高转速在8000r／min,其频率为133Hz,实验测得刀架的几阶固有频率均不在133×80％～133×120％之间,动力刀架在这个频率段工作时不会发生共振。　　 ⑷拓扑优化设计。基于Hypermesh软件,应用变密度法,分别对刀架Y轴、箱体、刀盘进行了拓扑优化；依照优化结果对模型进行修改后装配成整机,有限元模态分析显示,整机质量减轻9.97％,前两阶固有频率分别提升4.4％和6.27％；在优化后整机刀头的三个方向上,分别施加1500N的力,整机的应力、应变均在可接受范围内,这也验证了拓扑优化的可行性。