1 引 言    

      随着科学技术的不断发展，数控机床正朝着高速度、高精度、高综合性能方向发展[1]。横梁移动式龙门加工中心跨距大，效率高，可进行五面体加工，从而获得较高的加工精度和表面质量，适用于大型零部件的加工，广泛的应用于汽车制造、船舶机械、大型模具等行业中。随着制造业的迅猛发展，对产品加工质量及加工精度要求也在不断提高，构成了对机床性能更高的要求。横梁原理，模仿睡莲叶脉结构设计了机床横梁筋板结构，使横梁静动态特性得到有效提高；文献[6]对重型龙门镗铣床横梁受力情况进行了分析并设计分析了三种外形尺寸的横梁，通过对横梁自身刚度和横梁变形折算至刀尖位移的分析，为横梁结构的设计提供了计算方法与依据。文献[7]以横梁底板厚度、横梁壁厚、导轨宽度、筋板厚度为优化设计变量，采用灵敏度分析方法找出影响横梁性能的关键因素，最后对横梁进行多目标优化设计，对比优化前后横梁各性能参数，证明优化设计后的横梁具有良好的性能。

      针对横梁关键结构：筋板结构和上导轨支撑筋板结构，结合企业横梁移动式龙门加工中心横梁筋板结构，另外设计了7种横梁筋板结构，运用有限元软件对8种横梁结构进行了静动态特性有限元分析，筛选出相对优秀的方案进行二次优化设计，即对横梁上导轨悬臂支撑筋板进行了倾斜设计，对比上导轨悬臂支撑结构倾斜设计与非倾斜设计的横梁静动态特性参数，筛选出设计方案，为横梁结构设计提供了理论依据与方法参考。

宇匠数控 备注：为保证文章的完整度，本文核心内容由PDF格式显示，如未有显示请刷新或转换浏览器尝试，手机浏览可能无法正常使用！

结 论

     （1）通过两次优化设计，即设计并分析了8种筋板结构横梁的静态特性，初步筛选出6种设计方案；对6种设计方案进行二次优化设计，将横梁上导轨悬臂支撑筋板倾斜45°设计并进行有限元分析。其中井型筋板结构的横梁为方案，相比于原结构方案，井型筋板结构横梁质量减轻了329kg，总位移形变降低了8.98%，一阶固有频率提高了2.40%，横梁各项性能得到提高。       

      （2）横梁因自重引起的变形量占总位移形变量的45.1%，说明横梁自重对横梁弯曲变形影响较大，在优化设计中应该将横梁质量作为评价优化设计优劣的重要指标。对横梁筋板结构进行设计，其主要作用是减轻横梁质量且平均质量减轻247.2kg；对上导轨悬臂支撑筋板倾斜设计，其主要作用是降低横梁弯曲变形且平均降幅达8.1%，结合两种方法可以有效的提高横梁性能。