汽轮机作为火力发电的重要设备,其几何尺寸庞大,并长期处于高温、高压等恶劣环境下运行,导致其结合面易出现由吹蚀产生的沟槽,这严重危害汽轮机运行的安全性。目前汽轮机中分面的修复主要是手工打磨与刷镀,不仅效率低,修复周期长,修复质量也较难保证。汽轮机现场修复移动数控铣床是汽轮机等大型结构件理想修复工具,其加工范围广、效率高、精度易保证。与固定铣床相比,其最大的特点就是能根据待加工件的安装状态,将模块化的机床部件进行现场装配,并使其加工基准面迅速调整到待加工件的最佳加工基准。目前国内还没有研制过此类机床,因此在图纸设计阶段就必须保证机床的上作性能满足设计要求。本文以汽轮机现场修复移动数控铣床整机为研究对象,以提高整机加工精度和效率为目标,通过有限元仿真分析对重要零部件及整机的静动态特性进行研究,并对零件设计中存在的薄弱环节进行优化设计,最后通过实验测试验证了分析结果。本文主要研究内容和取得的成果：1、根据汽轮机现场修复的需要,研制了一台大型加工铣床。利用有限元分析软件ANSYS,对横梁、立柱及主轴的静动力学特性进行分析,获得了零部件的强度与刚度的分布规律,针对模态分析的结果对结构中存在的薄弱环节进行了探讨。2、基于螺栓联接结合面与导轨结合面理论建模原理和方法,运用弹簧阻尼单元建立结合部动力学模型,并识别出了结合面的特性参数。对考虑结合面特性参数的整机模型进行了静动力学分析,获得了整机固有频率和相应的振型。3、根据前面对零部件及整机分析结果,确定了整机中需要改进的零部件：横梁、立柱。利用拓扑优化技术、灵敏度分析技术分别对上述两个部件进行了优化设计。优化后的整机结果表明：整机静刚度变化明显,位移由原来的0.321mm降为0.177mmm。前六阶固有频率分别提高了：7.06%、38.36%、7.41%、6.28%、1.79%、10.1%。4、为了验证考虑结合面整机有限元模型的正确性,对整机进行了固有频率测试,对比分析结果表明整机建模的合理性。