数控龙门铣床广泛用于机械加工,传统型固定立柱、横梁移动型龙门铣床是主流通用龙门铣床,具有调整灵活、适用性强、加工范围广等优点,在生产中广泛应用,但因结构布局问题,这类机床普遍有部件尺寸庞大、重量大、刚度不足、动态特性差等缺点,难以提高加工速度和精度。因此,对传统型固定立柱、横梁移动型龙门铣床进行分析和改进优化很有意义。课题从固定立柱、横梁移动型龙门铣床的结构布局入手,改变整机结构布局,以消除传统结构中大量存在的悬臂结构缺陷,改善主要部件力学结构,提高机床结构的力学性能,使机床结构适合高速加工为目标,运用虚拟样机技术和有限元分析技术对定柱动梁型龙门铣床结构展开研究,主要研究以下几个方面:(l)对传统固定立柱横梁移动型龙门铣床的工作原理和结构布局进行分析,找出造成结构悬臂布局的原因,提出改进思想和方案,确定机床的整体设计方案,规划新机床的结构系统,确定新机床的结构组成和工作原理,并对主要部件的结构、传动、装配等方面进行布局安排。(2)根据拟定的设计方案,参考龙门铣床设计标准和技术手册,设计各主要部件的几何结构,利用三维软件UG8.0建立立柱、动横梁等主要部件的三维模型,并对相关配套功能部件设计选型。(3)分析改进后的龙门铣床重要部件结构性能。计算龙门铣床的最大工作负载,分析机床主要部件的实际工况,建立动横梁等关键部件的力学模型,应用ANSYS软件分析关键部件的静态和模态参数,检验所设计部件的性能。(4)分析改进后的龙门铣床装配结构性能。根据部件功能将整机分为几个组件模块,按实际工况针对各个组件建立典型工况模型,对比分析研究各组件在复杂工况下的性能,如分析龙门框架、横梁组件、工作台组件、龙门组件的三个典型工况模型进行静态和模态特性,通过对模型刚度、模态、振型分析,研究运动部件位置对组件的影响。新设计的龙门铣床模型是一个全新的结构,达到了预定设计目标:整机实现了关于龙门框架几何中心前后对称、除滑枕外其他部件的悬臂结构完全消除。课题设计的结构对称型龙门铣床模型不仅为龙门铣床的改进提供了新思路,新机床的设计思想也可以为大型高速高精度龙门铣床的研发设计提供参考,得出的结论可为同类机床设计分析提供参考。