机座与机架设计的关键要点

机座或机架的结构设计必须保证其自身刚度、连接处刚度和局部刚度，同时要考虑安装方式、材料选择、结构工艺性以及节省材料、降低成本和缩短生产周期等问题。

（1）保证自身刚度的措施

1）合理选择截面形状和尺寸

机座虽受力复杂，但不外是拉、压、弯、扭的作用。当受简单拉、压作用时，变形只和截面面积有关，设计时主要根据拉力或压力的大小选择合理的结构尺寸。如果受弯曲和扭转载荷，机座的变形不但与截面面积有关，还与截面形状有关。合理的截面形状，可以提高机座自身的刚度。一般来说，封闭空心截面结构的自身刚度比实心的大；无论实心还是空心截面，都是矩形的抗弯刚度最大，圆形的最小，而且抗扭刚度则相反，圆形最大，矩形的最小；保持截面面积不变，减小壁厚、增大轮廓尺寸，可提高刚度；封闭截面比不封闭截面的抗扭刚度大得多。

2）合理布置筋板和加强板

如上所述，封闭空心截面的刚度较高，但为了便于铸造清砂及其内部零件的装配与调整，需要在机座上开“窗口”，结果使其刚度显著降低。为了提高其刚度，则应增加筋板或筋条。

3）合理地开孔和加盖

在机座壁上开窗孔，将显著降低机座的刚度，特别是扭转刚度。实践证明，当b0/b＜0.2时，如图6.76所示，其刚度降低很少。在开一孔后在对面壁上开孔，其刚度下降幅度也较小。因此开孔应沿机座或机架壁中心线排列，或在中心线附近交错排列，孔宽（径）以不大于机座或机架壁宽的0.25倍为佳，即b0/b＞0.25。在开孔上加盖板，并用螺钉紧固，则可将弯曲刚度恢复到接近开孔时的刚度，而对提高抗扭刚度无明显效果。

图6.76　面壁开孔

（2）提高机座连接处的接触刚度

在两个平面接触处，由于微观的不平度，实际接触的只是凸起部分。当受外力作用时，接触点的压力增大，产生一定变形，这种变形称接触变形。(www.xing528.com)

为了提高连接处的接触刚度，固定接触面的表面粗糙度应小于2.5μm，以便增加实际接触面积；固定螺钉应在接触面上造成一个预压力，压强一般为2 MPa，并据此设计固定螺钉的直径和数量，以及拧紧螺母的扭矩（其大小在装配时用测力扳手控制）；如图6.77所示，在安装螺钉处加厚凸缘（图（a）），或用壁龛式螺钉孔（图（b）），或采用添加加强筋（图（c））的办法来增加局部刚度，提高连接刚度。

图6.77　提高连接刚度

（3）机座的模型刚度试验

由于机座的机构形状复杂，用力学方法计算刚度很困难。采用模型试验方法，则可测得与实际相接近的变形量。

（4）机座的结构工艺性

一般的机座体积较大、结构复杂、成本高，尤其要注意其结构工艺性，以便于制造和降低成本，在保证刚度的条件下，应力求铸件形状简单，拔模容易，泥芯要少，便于支承和制造。机座壁厚要均匀，力求避免截面急剧变化、凸起过大、壁厚过薄、过长的分型线和金属的局部堆积等。铸件要便于清砂，为此必须开有足够大的清砂口，或几个清砂口。在同一侧面的加工表面，应处于同一个平面上，以便一起刨出或铣出。如图6.78所示，图6.78（b）的结构比图6.78（a）的好。

图6.78　加工面要在同一平面上

（5）机座材料的选择

机座材料应根据结构、工艺、成本、生产批量和生产周期等要求选择，常用的材料是铸铁和钢，近几年也有用石材、陶瓷等材料的。