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机座的结构设计

日期:2020-11-01 19:43 作者:狗博app

  1.机座的材料:机座材料应根据其结构、工艺、成本、生产批量和生产周期等要求正确选择,常用的有:

  (1)铸铁:容易铸成形状复杂的零件;价格较便宜;铸铁的内摩擦大,有良好的抗振性。其缺点是生产周期长,单件生产成本较高;铸件易产生废品,质量不易控制;铸件的加工余量大,机械加工费用大。

  常用的灰口铸铁有两种:HT200适用于外形较简单,单位压力较大(p>

  5公斤/厘米2)的导轨,或弯曲应力较大的(σ≥300公斤/厘米2)床身等;HT150的流动性较好,但机械性能稍差,适用于形状复杂而载荷不大的机座。若灰口铸铁不能满足耐磨性要求,应采用耐磨铸铁。

  (2)钢:用钢材焊接成机架。钢的弹性模量比铸铁大,焊接机架的壁厚较薄,其重量比同样刚度的机座约轻20%~50%;在单件小批量生产情况下,生产周期较短,所需设备简单;焊接机架的缺点是钢的抗振性能较差,在结构上需采取防振措施;钳工工作量较大;成批生产时成本较高。

  制造机座时,铸造(或焊接)、热处理及机加工等都会产生高温,因各部分冷却速度不同而收缩不均匀,使金属内部产生内应力。如果不进行时效处理,将因内应力的逐渐重新分布而变形,使机座丧失原有的精度。

  时效处理就是在精加工之前,使机座充分变形,消除内应力,提高其尺寸的稳定性。常见的方法有自然时效、人工时效和振动时效等几种,其中以人工时效应用最广。

  结构简单,制造方便,箱体内有较大的空间来安放其它部件;但刚度稍差,宜用于载荷较小的场合。所以机座应选择合适的壁厚、筋板和形状,以保证在重力、惯性力和外力的作用下,有足够的刚度。见图21-1。

  铸铁板装配结构,适用于局部形状复杂的场合。它具有生产周期短、成本低以及简化木模形状和铸造工艺等优点。但刚度较整体箱体机座的差,且加工和装配工作量较大。

  为保证机座的刚度和强度,减轻重量和节约材料,必须根据设备的受力情况,选择经济合理的截面形状。机座虽受力较复杂,但不外是拉、压、弯、扭的作用。当受简单拉、压作用时,变形只和截面积有关,而与截面形状无关,设计时主要是选择合理的尺寸。如果受弯、扭作用时,变形与截面形状有关。

  在其它条件相同情况下,抗扭惯性矩Ic越大,扭转变形越小,抗扭刚度越大。表21.1是面积相同的,各种截面形状与惯性矩的比较。

  封闭空心截面的刚度较好,但为了铸造清砂及其内部零部件的装配和调整,必须在机座壁上开窗口,其结果使机座整体刚度大大降低。若单靠增加壁厚提高刚度,势必使机座笨重、浪费材料,故常用增加隔板和加强筋来提高刚度。

  加强筋常见的有直形筋、斜向筋、十字筋和米字筋四种(如图21-2)。直形筋的铸造工艺简单,但刚度最小;米字筋的刚度最大,但铸造工艺最复杂。

  1)根据受力大小和方向,合理选择紧固螺钉的直径、数量及其位置。必要时,可使螺钉产生预紧力,来提高连接刚度。

  2)提高结合表面的光洁度和形状精度,使结合表面上的接触点增多,从而提高结合面的接触刚度。

  3)增加局部刚度来提高连接刚度,如图21-3,在安装螺钉处加厚凸缘;或用壁龛式螺钉孔;或用加强筋等办法增加局部刚度,从而提高连接刚度。

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