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机座的结构设计

分类:工业 未分类 139 0

设计机座的材料和时效处理
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,单位压力较大的导轨,或弯曲应力较大的床身等;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。
2.机座的时效处理 制造机座时,铸造、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。
机座的结构设计
1. 机座的典型结构
(1)方形截面机座
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。
(2)圆形截面机座 结构简单、紧凑,易于制造和造型设计,有较好的承载能力。
(3)铸铁板装配式机座
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。

2.截面形状的选择
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。表是面积相同的,各种截面形状与惯性矩的比较。

3.连接刚度
为提高结合表面的连接刚度,可采取如下措施:
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,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。

4.结构的工艺性
机座属于箱体类零件,体积大,结构复杂,成本较高。设计时,应使其具有良好的结构工艺性,以便于制造和降低成本。

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