现代机械加工正朝着高速度、高精度、高效率的方向发展，各行各业对机械产品的性能提出了更高的要求，特别是机械系统的动态特性。本文以VMC80高速加工中心为研究对象，运用拓扑优化技术和机电联合仿真技术，针对多轴联动机床动力学建模的特殊性，以及如何提升伺服进给系统动态性能等问题进行了研究，具体内容如下：首先，研究机床高刚度轻量化方法，运用拓扑优化技术对机床工作台进行轻量化设计。对优化后的工作台进行模态分析和静力学分析，结果表明在保证刚度、强度、抗振性的同时，工作台的重量大幅减小。接着，采用集中质量法与有限元法建立加工中心刚柔混合动力学模型，并考虑引入预紧力、摩擦力、结合面参数、切削力等非线性因素的影响，建立更精准的加工中心机械系统样机模型。然后，研究驱动机构的三环控制系统模型，结合已创建的机械系统样机，从整体上建立加工中心机电联合仿真平台。该平台包括刀具轨迹指令的生成、交流伺服控制系统、多刚体系统动力学和弹性力学，综合考虑机械传动系统、伺服控制系统对机床加工的影响，并最终对一段三维空间凸轮插补指令进行了模拟仿真，结果表明该仿真平台能够分析和评价高速数控机床的整体动态特性，并可应用于伺服参数调节，数控加工轨迹预测及优化等多个方面。通过上述研究，本文为多轴联动数控机床的结构优化设计、机电系统建模、控制参数整定及运动轨迹动态性能研究提供了一种可行的方法。