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 优 方 案，比较得出采用模糊综合评价法效 果 优，采 用ｔｏｐｓｉｓ法 效 果 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。