提升支承件刚度的有效方法

空心床身铸造时必须考虑安装型芯和清砂，从铸造工艺考虑，支承件的截面也不能完全封闭；为减少机床占地面积，使结构紧凑，床身、主轴箱等支承件中要安装电器元件、液压元件和传动装置等零部件，从性能考虑，支承件的截面也不能完全封闭；卧式机床床身由于考虑排屑、切削液回流，中间部分往往不能上下封闭。支承件不封闭的部位，将存在刚度损失，必须进行补偿。导轨支承工作部件，并为其导向，因而导轨刚度要求高，壁厚相对较大，导轨与床身的连接部位除要求平滑过渡、防止应力集中外，还应加强过渡连接处的局部刚度。另外，箱体的轴承孔处也应有提高刚度的措施。

1）采用隔板和加强肋

连接外壁之间的内壁成为隔板，又称肋板。隔板的作用是将局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支承件能比较均匀地承受载荷。因此，支承件不能采用封闭截面时，应采用隔板等措施加强支承件的刚度。

纵向隔板能提高抗弯刚度，如图6-7所示，当纵向隔板的高度方向与载荷F的方向相同时，增加的惯性矩为112h3b；当纵向隔板的高度方向与作用力F的方向垂直时，增加的惯性矩为112hb3。由于l≫b，所以纵向隔板的高度方向应垂直于弯曲面的中性层。

图6-7 支承件的纵向隔板

横向隔板能提高抗扭刚度。如图6-8所示，方框形截面（h=b）悬臂梁的长度为l，l=2.62h，无横向隔板时的相对抗扭刚度为1；当增加端面横向隔板1时，抗扭刚度为4，即抗扭刚度提高3倍；均匀布置3条横向隔板后，抗扭刚度为8，即抗扭刚度提高7倍。一般情况下，横向隔板的间距l1=（0.865～1.31）h。

图6-8 支承件的横向隔板

斜向隔板技能提高抗弯刚度，又能提高抗扭刚度。可将斜向隔板视为折线式或波浪形的纵向隔板，隔板和前后壁每连接一次，形成一个横隔板，即斜隔板是由多个横隔板和纵隔板的连续组合而形成的，如图6-9所示。采用斜向隔板可提高抗弯和抗扭刚度，较长的支承件常采用这种隔板。(www.xing528.com)

加强肋又称为肋条，一般配置在外壁内侧或内壁上，其主要用途是加强局部刚度或减少薄壁振动。图6-10a所示的加强肋用来提高导轨和床身过渡连接处的局部刚度；图6-10b所示的加强肋用来提高轴承孔处的局部刚度；图6-10c所示为工作台等板形支承件的加强肋，可提高抗弯刚度，避免薄壁振动。加强肋高度约为支承件壁厚的5倍。图6-11所示为立柱隔板和加强肋布置简图。

图6-9 支承件的斜向隔板示意图

图6-10 支承件的加强肋示意图

2）提高接触刚度

为了提高接触刚度，不仅是导轨面，那些重要的固定结合面都必须配磨或配刮。固定结合面配磨时，表面粗糙度不超过Ra=1.6μm。

为了保证一定的接触刚度，结合面上的压力应不小于（1.5～2）×106 Pa，表面粗糙度应达到Ra=8μm。适当选择螺钉尺寸和合理布置螺钉可提高接触刚度。从抗弯刚度考虑，螺钉应较集中地布置在拉伸的一侧；从抗扭刚度来考虑，螺钉应均匀分布在四周。

图6-11 立柱隔板加强肋简图