支承件结构设计要点

1）卧式车身

床身的截面取决于刚度要求、导轨位置、内部需安装的零部件和排屑等因素，基本截面形状如图6-12所示。图6-12a—c用于有大量切屑和冷却液需排除的机床，如车床和六角车床，其中图6-12a为前后壁之间加隔板的结构形式，用于中、小型车床；图6-12b为双重壁结构，刚度比图6-12a所示结构要高，用于多刀车床和生产车间使用的高效车床；6-12c所示的截面形式通过后壁孔排屑，因而床身的主要部分可做成封闭的箱形，刚度较高，有的还可以保留砂芯，以提高阻尼。如果床身无排屑要求，可做成图6-12d—f所示形式，其中图6-12d主要用于中、小型工作台不升降式铣床、龙门刨床、龙门铣床、插床和镗床，为了便于冷却液或者润滑油的流动，顶面有一定的斜度；图6-12e用于床身兼作油箱，或床身内要装尺寸较大的机构，同时切屑又不能落入床内的场合。这种截面形式因前、后壁间无隔板相连，刚度较低，常用于轻载的机床床身，如磨床；6-12f用于重型机床床身。

图6-12 卧式床身基本截面形式

床身截面的宽度由工件大小、刚度要求和刀架或工作台的导向性要求决定。以竖直面内的弯曲载荷为主的床身，如龙门刨床、龙门铣床等，床身宽度决定于工件的最大宽度。承受空间力并有扭转载荷的床身，如车床和镗床的床身，宽度由刚度要求而定，由于刚度与宽度的平方约成正比，故这类床身应在结构允许的条件下尽量设计得宽些。

床身截面的高度根据下列原则决定：①装在床腿上的床身，其高度由刚度要求决定，车床床身高宽比约为1∶1，六角车床由于多用钻头等轴向力大的刀具，故截面高度为宽度的1.2～1.5倍；②无床腿的床身，即直接支承在基础上的床身，其高度决定于工件的高度，应使工件处于便于观察的位置。因此，大型床身的高度往往小于宽度，这时刚度靠床身和基础联合保证；在这个情况下，必须充分注意基础的设计问题。特别是有些大型机床，床身是几段接起来的，如大型龙门刨床和大型龙门铣床，这时基础起的作用更大。如果床身靠三点支承在基础上，如坐标镗床床身，则靠加宽床身、加隔板、加厚水平壁的方法来提高刚度。

导轨部分的局部刚度与过渡壁关系很大。可用适当加厚过渡壁并加筋来提高刚度，如图6-13所示。筋与筋的距离应略小于在导轨上移动部件的长度，使得移动部件下面总有1～2根筋。从刚度的角度考虑，导轨的厚度应为宽度的1／3左右。

图6-13 导轨过渡壁

2）立柱

立柱是立式床身。立柱所承受的外载荷有两类：①主要是弯曲载荷，作用于立柱的对称面，如立式钻床的立柱；②弯曲和扭转载荷，如铣床、镗床等的立柱。立柱与卧式床身相比，不利的是只在底部固定，处于悬臂状态，有利的是通常都能做成封闭截面形式。

立柱的截面形式主要由刚度来决定，见图6-14所示。图6-14a为圆形截面，抗弯刚度较差，多用于有部件绕它旋转以及载荷不大的场合，如摇臂钻床、小型立式和台式钻床的立柱。图6-14b为对称矩形截面，用于以弯曲载荷为主，作用于立柱对称面，载荷又较大的地方，如中、大型立式钻床，组合机床等。轮廓尺寸比例为h／b=2～3。厚度h从根部向上逐渐收缩，至顶部接近b。图6-14c为方形截面，用于受有两个方向弯曲和扭转载荷的立柱，h／b≈1，使得两个方向的抗弯刚度基本相同，抗扭刚度也较高，这种截面形式多用于镗床、铣床、滚齿机等的立柱。图6-14d用于龙门框架式（双）立柱，轮廓的比例一般设定为立式车床为h／b=3～4，龙门刨床和龙门铣床为h／b=2～3。

图6-14 立柱的基本截面形式(www.xing528.com)

为了利用立柱内部空间安装机件或清砂，立柱往往需要开孔。开孔对刚度的影响决定于孔的大小和位置。影响抗弯刚度最大的，是开在与弯曲平面垂直的壁上的孔。因这些壁受压或受拉，开孔后将减少受压或受拉的面积。对于抗扭刚度，开在较窄壁上的孔，对刚度的影响比开在较宽壁上的大。故矩形截面的立柱，孔尽量不要开在前、后壁上。孔的宽度尽量不要超过立柱空腔宽度的70%，高度不超过空腔宽的1～1.2倍。孔边缘厚一些（翻边），工作时加盖，并用螺钉拧紧，可补偿一部分刚度的损失。

3）横梁

横梁用于框架式机床。它与立柱接触的长度一般不大，因而可以看作是两支点的简支梁，承受着复杂的空间载荷：既有两个方向的弯矩，又有转矩。横梁的形状如图6-15所示。龙门刨床和龙门铣床横梁中央截面的宽与高约略相等。

图6-15 横梁

为了提高刚度和减少截面的畸变，横梁内也应有隔板、环形筋及纵向筋。

4）工作台

工作台用以安装工件。如果工作台是不动的，如摇臂钻床的工作台，就可设计成封闭的箱形。如果工作台是运动的（移动或者转动的），则需要有一组导轨；这类工作台的形状有三种：

图6-16 工作台

矩形和圆形工作台的刚度主要由它们的高度来决定。工作台除因工件、夹具的重量和切削力造成的变形外，因夹紧工件而产生的工作台局部变形也不可忽视。龙门刨床和龙门铣床的矩形工作台高度与宽度之比以0.14～0.16居多。

5）底座

底座的作用是：①增加立柱的稳定性和安装的可靠性，如立式钻床底座等；②如果机床没有公共床身，则底座用来联系各个部件，如落地车床底座；③工件不动的重型机床的底座用于安装工件，如落地镗铣床。

底座的高度一般不得小于长度的1／10。底座的刚度有时要靠底座和基础共同保证。底座一般应做成空心的箱形，内有隔板以提高刚度。