隨 著 航 空 航 天 飛 行 器、船舶機(jī)械以及模具制造等 行 業(yè) 的 迅 猛 發(fā) 展，數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用于各種大型復(fù)雜空間曲面零件的加工中［１－２］。為 了 滿 足 產(chǎn) 品技 術(shù) 革 新 和 產(chǎn) 業(yè) 升 級(jí) 對(duì) 機(jī) 床 高 速 度、高 精 度、高 效 率的 加 工 要 求，橋式龍門銑床采用工作臺(tái)靜止、橫 梁 移動(dòng) 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 方 案。在 機(jī) 床 加 工 過(guò) 程 中，橫 梁 作 為主 要 運(yùn) 動(dòng) 部 件，不僅要能承受自身和滑枕等關(guān)鍵零部 件 的 重 量，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的 快 速 平 穩(wěn) 運(yùn) 行。因 此，設(shè)計(jì)合理的橫梁結(jié)構(gòu)方案，滿 足 橫 梁 的 靜 動(dòng) 態(tài) 性 能 要 求，并實(shí)現(xiàn)橫梁的輕量化設(shè) 計(jì)，對(duì) 機(jī) 床 整 機(jī) 性 能 的 提 高 至 關(guān) 重 要。
近年來(lái)，隨著有限元分析技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，機(jī)床部件的設(shè)計(jì)已逐步從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向基于計(jì)算機(jī)虛擬 建 模 及 仿 真 分 析 的 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì)。孫芹等［３］采用基于變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，調(diào)整橫梁筋板布置，提 高 了 橫 梁 的 結(jié) 構(gòu) 剛 性，實(shí) 現(xiàn) 了 橫 梁的輕量 化 設(shè) 計(jì)。龐 錦 平 等［４］采用模糊綜合評(píng)價(jià)法、ｔｏｐｓｉｓ（ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｏｒｄｅｒｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｂｙｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｔｏａｎｉｄｅａｌｓｏｌｕｔｉｏｎ）法 和 灰 色 關(guān) 聯(lián) 分 析 法 對(duì) 磨 床 橫梁結(jié)構(gòu)的多種方案進(jìn)行對(duì)比分析，選 出 了３種 評(píng) 價(jià)方 法 下 的 優(yōu) 方 案，比較得出采用模糊綜合評(píng)價(jià)法效 果 優(yōu)，采 用ｔｏｐｓｉｓ法 效 果 差。ｌｉｕ等［５］建立 了４種 橫 梁 結(jié) 構(gòu) 的 優(yōu) 選 模 型，并進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)性能參 數(shù) 的 有 限 元 分 析，并通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析法和層次分 析 法 確 定 了 優(yōu) 選 設(shè) 計(jì) 方 案。這些研究雖然促進(jìn)了橫 梁 設(shè) 計(jì) 與 優(yōu) 選 理 論 的 發(fā) 展，但僅僅針對(duì)方案優(yōu)選階 段，并沒有進(jìn)一步對(duì)與橫梁設(shè)計(jì)相關(guān)的尺寸進(jìn)行優(yōu) 化，因 而 研 究 結(jié) 果 缺 乏 工 程 實(shí) 用 性。為 此，本 文 以橋 式 龍 門 銑 床 橫 梁 為 研 究 對(duì) 象，采 用ｃａｄ／ｃａｅ集成仿真技術(shù)對(duì)橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模和有限元分析。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)并運(yùn)用改進(jìn)的模糊綜合 評(píng) 價(jià) 法 對(duì) 有 限 元 仿 真 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 處 理，確 定 橫 梁 優(yōu)選 方 案，并對(duì)其關(guān)鍵設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行靈敏度分析與優(yōu)化，確定具體的設(shè)計(jì)尺寸并用于指導(dǎo)機(jī)床橫梁的制造 和 生 產(chǎn)。