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§3.7支承件设计一、支承件的功能和应满足的基本要求（一）支承件的功能机床支承件：指床身、立柱、横梁、底座等大件，相互固定联接成机床的基础和框架，机床上其它零、部件可以固定在支承件上，或者工作时在支承件的导轨上运动。功能：保证机床各零、部件之间的相互位置和相对运动精度，保证机床有足够的静刚度、抗振性、热稳定性、耐用度。（二）支承件应满足的基本要求1、有足够的刚度和较高的刚度/质量比2、较好的动态特性、较大的位移阻抗（动刚度）和阻尼。整机的低频率较高,各阶频率不致引起结构共振，不会因薄壁振动而产生噪声。3、热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小。4、排屑通畅，吊运安全，良好的结构工艺性。二、支承件的结构设计（一）机床的类型、布局、支承件的形状1、机床的类型根据外载的特点分三类：①以切削力为主的中小型机床这类机床的外载荷以切削力为主，工件的质量、移动部件的质量等相对较小，在进行受力分析时可忽略不计。如车床的刀架从床身一端移至床身中部时引起床身弯曲变形可忽略。②以移动件的重力和热应力为主的精密和高精密机床这类机床以精加工为主，切削力很小，外载荷以移动部件的重力以及切削产生的热应力为主。双柱立式坐标镗床，在分析横梁受力和变形时，主要考虑主轴箱从一端移至中部时，引起的横梁弯曲和扭转变形。③重力和切削力必须同时考虑的大型和重型机床这类机床工件较重，移动件的重量较大，切削力也很大，因此，受力分析时必须同时考虑工件重力，移动件重力，切削力等载荷。如：重型车床，落地镗铣床、龙门式机床。2、机床布局形式对支承件形状的影响机床的布局形式直接影响支承件的结构设计，因采用不同布局导致车床床身构造和形状不同。图3-81平床身、平拖板、小型车床后倾床身、平拖板平床身、前倾拖板前倾床身、前倾拖板、中型卧车、排屑方便3、支承件的形状①箱形类在支承件三个方向的尺寸差不多。如底座、升降台②板块类两个方向的尺寸比第三个方向大得多。如工作台、刀架③梁类一个方向的尺寸比另两个方向大得多。如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。(二）支承件的截面形状和选择1、空心截面的刚度比实心大，故支承件用中空形状2、圆环形截面抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低3、封闭截面的刚度大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度表3-16面积相同为100cm2，重量相等。上图截面均为空心矩形截面。（三）支承件肋板和肋条的布置1、肋板指联接支承件四周外壁的内板，它能使支承件外壁的局部载荷传递给其它壁板，从而使整个支承件承受载荷，以加强支承件的自身和整体刚度。肋板的布置取决于支承件的受力变形方向。水平肋板：提高支承件水平面内弯曲刚度垂直肋板：提高支承件垂直面内的弯曲刚度斜向肋板：同时提高支承件的抗弯和抗扭刚度2、肋条一般配置在支承件某一内壁上，主要为了减小局部变形和薄壁振动，提高局部刚度。注：钢板焊接床身的抗弯刚度约为铸铁床身的1.45倍。钢的阻尼是铸铁的1/3，抗振性较差。三、支承件的材料1、铸铁一般支承件用灰铸铁制成，铸铁铸造性能好，容易获得复杂结构的支承件，铸铁的内摩擦力大，阻尼系数大，使振动衰减的性能好，成本低。铸件需要木模，制造周期长，有时产生缩孔，气泡等铸造缺陷，成本高，适于成批生产。HT200I级铸铁抗压抗弯性能较好，但结构不宜太复杂HT150II级铸铁流动性好,铸造性好,力学性能差，复杂重型床身HT100Ⅲ级铸铁力学性能差，作镶装轨导支承件铸铁件需进行时效处理，以消除内应力。（二）钢板焊接结构用钢板和型钢等焊接支承件，制造周期短，可制成封闭结构，刚性好，便于产品更新和结构改进，且固有频率比铸铁高，在同刚度情况下，可减轻重量。近20年来，国外用钢件代替铸件的趋势不断扩大。钢件的缺点是内摩擦阻尼为铸铁的1/3，抗振性比铸铁差。