1.1课题来源
本课题来源于江苏省成果转化项目（BA2014014)  ，苏州市工业技术专项 (ZXG201131)  ，江苏省产学研协同项目（BY2014059-17) 。该项目主要研宄采用 理论分析计算与实验分析计算相结合、静动态特性计算相结合的方法对XH2130龙门加工中心整体优化设计；研宄通过可靠性分析、模拟和实验  ，建立高精度保持的 可靠性分析实验方法  ，形成高精机床可靠性分析实验平台；研宄通过进给系统的动 态特性检测与温度控制  ，解决进给系统的温度对精度影响问题  ，形成高精进给系统 的动态特性检测与温度控制平台；研宄机床动态补偿技术 。本论文的研宄工作作为 该项目的一个子课题  ，主要针对XH2130龙门加工中心横梁系统静动热态特性分析 与研究 。
1.2课题研究的背景及意义 1.2.1课题研究的背景
随着科学技术的不断发展  ，各个领域的工业产品不断创新  ，而机械制造业作为 我国工业的基础  ，更是为军事、航天等领域制造高标准的机械零件 。加工这些零件 需要高精度  ，传统的机床难以完成任务  ，加上国内外市场竞争的激烈  ，因此更需要 建立能够满足这些加工要求的新时代数控机床体系  ，且我国在振兴装备制造业战略 的指引下  ，机床业的发展开始步入黄金发展期  ，迎来前所未有的发展机遇[1’2] 。但我 国机床产业整体转型升级较慢  ，还需要加快产品创新的步伐  ，跨出国门走向世界数 控机床市场[3] 。
我国数控机床业的发展经历了以下三个阶段：
(一）封闭式的发展阶段：1949年新中国刚成立后  ，政府开始初步规划机床的 发展方向和工厂布局 。由于技术和人才的缺乏  ，使得机床的总体设计性较差  ，加上 微电子技术发展的影响  ，机床的发展受到制约  ，机床配套部件及数控系统的稳定性、
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XH2130龙门加工中心横梁系统静动热态特性的研究
第一章绪论
安全性、有效性较差 。
(二） 开放式的发展阶段：改革开放以来  ，国家开始重视制造装备技术的发展 。 打开国门引进国外先进技术  ，合理的规划工厂布局  ，建立新形势下的人才培养体系  ， 加强学校和企业的合作与研发  ，积极的开展科学试验研宄  ，并逐步从仿制到自主研 发阶段的过度  ，推动了工业技术的进步 。
(三） 市场化的竞争阶段：在国家政策的扶持和市场需求的拉动下  ，我国数控 机床业的发展取得了显著的成果 。但是我国的机床业大而不强  ，还需要加强市场竞 争意识  ，明确产品发展方向  ，在突破中前进 。
经过几十年的漫长发展阶段  ，我国的数控机床产品水平、加工精度、制造水平 得到迅速提高  ，尤其是对数控系统技术的掌握和应用 。在技术水平提高的同时  ，我 国机床产业的结构也发生了很大的变化 。随着国家政策的开放和技术上的支持  ，引 导一批民营企业家开始投资机床产业  ，打破国有企业的垄断地位  ，为数控机床产业 的发展注入新鲜血液 。在20世纪末  ，我国己经基本建成完整的数控机床工业体系[4] 。
近年来  ，机械制造强国正处于调整期  ，我国的数控机床企业应抓住这一机遇  ， 需要不断的努力钻研  ，加强产品的开发、创新与投入  ，与国外机床企业建立合作共 赢机制和装备制造业可持续健康发展体系  ，为装备市场甚至国防安全和航空航天等 特殊行业提供高、精、尖的设备创造条件  ，对实现制造装备业的跨跃式发展具有重 大的意义[5] 。
1.2.2课题研究的意义
我国要想从制造大国向制造强国迈进  ，需要对机床产业的整理转型升级  ，并加 快传统的创新步伐 。随着工程机械、轨道交通、航空航天、能源等行业的快速发展  ， 大、重型机械零部件被大量应用于关键装备制造产品上 。而大型精密龙门加工中心 作为作为机械装备母机  ，在这些重要领域均有着重要的作用[6] 。
随着我国国民经济的高速发展和振兴装备制造业战略的实施  ，船舶、汽车、航 空航天配件及大型和重型零件的需求越来越多  ，且加工精度要求也越来越高 。国外 进口产品不仅价格高  ，而且供货周期长  ，这些都严重地影响我国制造业的发展 。因 此  ，开发生产具有当前国际先进技术水准的大型精密龙门加工中心  ，解决相关的关 键技术难题  ，这对于打破国外在高档数控机床领域的垄断地位  ，为我国大型设备制造企业提供先进的技术手段和设备  ，提升我国高档数控机床的制造水平  ，进而增强 我国装备制造技术能力是非常必要的 。
在技术水平的提供和产品的创新推动下  ，我国大型精密龙门加工中心产品实现 了新的突破 。但在可靠性、精度保持性、刚性、振动性等各方面相比国外机床还有 一定差距 。因此对机床的静刚度、抗振性能和发热变形的研宄具有重要的意义  ，作 为龙门机床的主要支撑件  ，横梁系统在机床的静动热态特性方面起到极为重要的作 用  ，同时横梁导轨的变形影响加工精度  ，进而影响机床的性能  ，所以研宄横梁的静 动热态特性和变形情况  ，对于提高整机的加工精度和效率具有重要的意义 。
有限元分析方法基于数学模型利用计算机求解结构的静力学、动态力学、热态 分析等特性  ，具有计算速度快、精度高等优点  ，己被广泛应用于船舶、航空航天、 汽车等领域 。在现在装备技术改进和优化设计过程中有着不可替代的地位和作用 。
本文运用有限元分析方法  ，基于Workbench软件分析龙门加工中心横梁系统的 静动热态特性  ，验证横梁系统的设计是否满足要求  ，并为横梁系统以及整机的结构 优化提供一定的理论参考 。