随 着 航 空 航 天 飞 行 器、船舶机械以及模具制造等 行 业 的 迅 猛 发 展  ，数控机床被广泛应用于各种大型复杂空间曲面零件的加工中［１－２］ 。为 了 满 足 产 品技 术 革 新 和 产 业 升 级 对 机 床 高 速 度、高 精 度、高 效 率的 加 工 要 求  ，桥式龙门铣床采用工作台静止、横 梁 移动 的 结 构 设 计 方 案 。在 机 床 加 工 过 程 中  ，横 梁 作 为主 要 运 动 部 件  ，不仅要能承受自身和滑枕等关键零部 件 的 重 量  ，还应具有良好的动态性能以实现机床的 快 速 平 稳 运 行 。因 此  ，设计合理的横梁结构方案  ，满 足 横 梁 的 静 动 态 性 能 要 求  ，并实现横梁的轻量化设 计  ，对 机 床 整 机 性 能 的 提 高 至 关 重 要 。

       近年来  ，随着有限元分析技术的不断发展和完善  ，机床部件的设计已逐步从传统的经验设计转向基于计算机虚拟 建 模 及 仿 真 分 析 的 结 构 优 化 设 计 。孙芹等［３］采用基于变密度法的拓扑优化设计方法  ，调整横梁筋板布置  ，提 高 了 横 梁 的 结 构 刚 性  ，实 现 了 横 梁的轻量 化 设 计 。庞 锦 平 等［４］采用模糊综合评价法、ＴＯＰＳＩＳ（ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｏｒｄｅｒｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｂｙｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｔｏａｎｉｄｅａｌｓｏｌｕｔｉｏｎ）法 和 灰 色 关 联 分 析 法 对 磨 床 横梁结构的多种方案进行对比分析  ，选 出 了３种 评 价方 法 下 的 最 优 方 案  ，比较得出采用模糊综合评价法效 果 最 优  ，采 用ＴＯＰＳＩＳ法 效 果 最 差 。Ｌｉｕ等［５］建立 了４种 横 梁 结 构 的 优 选 模 型  ，并进行静动态性能参 数 的 有 限 元 分 析  ，并通过灰色关联分析法和层次分 析 法 确 定 了 优 选 设 计 方 案 。这些研究虽然促进了横 梁 设 计 与 优 选 理 论 的 发 展  ，但仅仅针对方案优选阶 段  ，并没有进一步对与横梁设计相关的尺寸进行优 化  ，因 而 研 究 结 果 缺 乏 工 程 实 用 性 。为 此  ，本 文 以桥 式 龙 门 铣 床 横 梁 为 研 究 对 象  ，采 用ＣＡＤ／ＣＡＥ集成仿真技术对横梁结构进行三维建模和有限元分析 。在此基础上设计正交试验并运用改进的模糊综合 评 价 法 对 有 限 元 仿 真 数 据 进 行 处 理  ，确 定 横 梁 优选 方 案  ，并对其关键设计尺寸进行灵敏度分析与优化  ，确定具体的设计尺寸并用于指导机床横梁的制造 和 生 产 。

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）本文针对桥式床横梁多因素多水平的结 构 设 计 特 点  ，采用正交试验设计方法从３２种 参 数组 合 中 挑 选 出８种具有代表性的参数组合作为横梁结 构 设 计 方 案  ，在一定程度上提高了设计效率 。通过三维建模和有限元仿真分析获得设计方案的评价指 标 数 据  ，为横梁设计方案的优选以及后续的优化奠 定 了 基 础 。

      ２）运用改进的模糊综合评价法进行横梁结构设计方案的多目标优选 。将 熵 值 法 与 模 糊 层 次 分 析 法相 结 合 进 行 评 价 指 标 权 重 赋 值  ，形成优势互补的组合 权 重；在客观仿真数据的基础上  ，对 各 评 价 指 标 数据 作 区 分 处 理  ，获得同一评价指标下各方案的优劣等级  ，并 建 立 模 糊 关 系 矩 阵 。综合考虑指标权重与方 案 优 劣 等 级  ，确 定 了“箱 中 箱 式－井 型－２０ｍｍ－线轨”的横梁结构设计方案作为优选方案  ，并 对 其 关 键设计尺寸进行了灵敏度分析与优化  ，得 到 了 具 体 的设 计 尺 寸 。优 化 后  ，横梁的静动态性能得到明显改善  ，并实现了轻量化设计  ，为 数 控 机 床 其 它 关 键 零 部件的设计提供了有益参考 。