机床支承件设计

了解支承件的功能和应满足的基本要求，可根据机床的类型和布局形式合理地选择支承件的形状，理解支承件结构的设计特点、支承件材料及壁厚的合理选择，掌握支承件截面形状选择的一般原则，以及提高支承件结构性能的合理措施等。
　　一、支承件的功能和应满足的基本要求
　　支承件的主要功能是保证机床上各零部件之间的相互位置和相对运动精度，并保证机床有足够的静刚度、抗振性、热稳定性和耐用度等。
　　支承件应满足的基本要求：1）具有足够的刚度和较高的刚度—质量比；2）具有较好的动态特性；3）热稳定性好, 热变形对加工精度的影响要小；4）排屑畅通、吊运安全，结构工艺性良好。
　　二、支承件的结构设计
　　设计支承件时，应首先考虑所属机床的类型、布局及常用支承件的形状。在满足机床工作性能的前提下，综合考虑其工艺性。还要根据其使用要求，进行受力和变形分析，再根据所受的力和其他要求进行结构设计，初步决定其形状和尺寸。通过计算机对其进行有限元分析和计算，求出其静态刚度和动态特性，再对设计进行修改和完善，选出最佳结构形式。既能保证支承件具有良好的性能，又能尽量减小质量，节约材料。
　　常见支承件的形状：1）箱形类；2）板块类；3）梁类。
　　支承件结构的合理设计是应在最小重量条件下，具有最大静刚度。静刚度主要包括抗弯刚度和抗扭刚度，均与截面系数成正比。支承件截面形状不同，即使同一材料、截面积相同，其抗弯和抗扭截面系数也不同。
　　1）支承件空心截面的刚度都比实心的大，而且同样的截面形状和相同大小的面积，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面，其抗弯刚度和抗扭刚度都高。
　　2）圆（或环）形截面的抗扭刚度比矩形截面的好，但抗弯刚度比矩形截面的低。
　　3）封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度。
　　支承件的肋板和肋条的布置：肋板是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他壁板，而使整个支承件承受载荷，加强支承件的自身刚度和整体刚度。肋板的布置方向取决于支承件的受力变形方向。一般将肋条配置于支承件某一内壁上，主要为了减小局部变形和薄壁振动，用来提高支承件的局部刚度。
　　三、支承件的材料
　　支承件常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天然花岗岩、预应力钢筋混凝土、树脂混凝土等。
　　四、提高支承件结构性能的措施
　　1. 提高支承件的静刚度和固有频率
　　主要方法是根据支承件受力情况合理地选择其材料、截面形状、尺寸和壁厚，合理地布置肋板与肋条，以提高结构整体和局部的弯曲刚度和扭转刚度。
　　2. 提高动态特性：1）改善阻尼特性；2）采用新材料制造支承件。
　　3. 提高热稳定性：1）控制温升；2）采用热对称结构；3）采用热补偿装置。