制药 机械
机座类
大型机床 基座
铸铝机座 型材 包装 机械
23/10
卧式车床
（3）机座（机架）设计基本要求 ①精度要求 保证关键表面的尺寸、形状、位置精度；以 及对有相对运动的表面有较高的表面质量要求。 例如：机座上的导轨、重要部件安装面等 ②刚度要求 设备在额定荷载内运行时，保证系统变形量 在允许范围内。(精密机械设计的首选依据)
23/19
各种筋板的布置形式比较：
如图(a)，(b)和(c)都是方格式纵横筋，其中 (c)比(b)的铸造性能好。 截面(c)用于中小型、筋板厚度较小的场合， 各筋条受力状况好，交叉处金属聚集较少，材料分 布均匀，内应力小。
23/20
常用六种斜筋板的布置分析： ●(d)、(e)是三角形和菱形筋，刚度较好， 铸造工艺相对简单；
23/12
2.机座、机架典型结构 （1）箱梁板类机座
23/13
（2）立柱类支承构件
为保证立柱刚性和稳定性，多用 整体铸造(铸铁或铸钢)。 钢板分体焊接存在 较大的内应力，通常不 用于机床机座。
23/14
落地数控车床机座
（3）组装机座 由于设备承载的复 杂性，机座构造一般由 若干承载构件组成，组 装后固化成一体。
花岗岩安装平台
23/22
组合机座
用于机座材料的突出优势： ●缓冲、消能性能良好
花岗岩 机座
●无内应力，温度敏感度低，稳定性好； ●具有绝缘特性，抗电磁干扰能力强；
●工艺成熟，具有良好加工工艺性；
●耐酸、碱、盐、氧化等腐蚀，易保养； ●价格便宜，性价比高； ●绿色制造，低碳环保。
花岗岩 机座
23/23
23/16
（4）机架构造及工艺
设备重量轻、整体尺寸小、工作荷载轻时， 机座可制成机架形式。由各类型材、薄钢板焊 接、铆等工艺连接而成。
重载焊接机架
23/17
铝合金机架： 工作荷载较小的室内办公设备、小型工作 机等，常采用美观轻便的铝合金机架。 连接工艺：铆接、焊接、螺栓连接
23/18
3.机座筋板的合理布置 为加强机架空心截面构件刚度，应根据需 要设置一定厚度的加强筋，矩形截面典型布筋 形式如下图。 由构件主要荷载承载方向确定类型及尺寸。
基座：用于重型、高精密、承受大荷载或 冲击荷载等设备，具有承载、运动导向等综合 功能。采取整体成形工艺或部分成形组装固化 工艺，常用铸铁、铸钢制作。 机架：用于轻型、小荷载设备，主要用作 部件定位、支承；多用各类型材制作，如槽钢、 角铁、铝合金型材等；采用焊、铆、螺栓等连 接方式。
23/09
（2）基座与支承件的特点 ①尺寸较大 ②结构相对复杂 ③整体或分离制造 机架类
上次课程主要内容
1. 直线导轨的分类及应用
●滑动 ●滚动 ●静压（气、液） ●力封式（开式）●自封式（闭式） 2. 滑动直线导轨设计的主要内容 ●六项基本要求及评价参数 ●结构设计：导轨截面、导轨组合 ●承导件、运动件材料及工艺
23/01
5. 滚动导轨设计 滚珠直线导轨 圆柱滚子导轨 （1）滚动导轨的特点
23/07
§6.3 机座与机架设计及典型结构
1.机座与机架的作用及特点
（1）机座与机架的作用 支承设备整体的基础部件，也是设备中各个 部件、总成的安装基础。 ●承受设备自重和各类工作荷载 ●为运动部件提供导向、基准 ●保证各部件之间的相对位置 ●吸收或减轻设备运行中的振动、冲击
23/08
机座与机架结构、工艺差异：
腰鼓形有利于改善扭曲度。
23/06
（3）滚动体直线导轨材料及工艺 1）导轨材料及工艺 工具钢：淬硬钢、GCr15等 主要工艺措施：●消除内应力 ●表面及安装面精磨 ●表面硬化处理
2）滚动体材料及工艺 过共析珠光体类钢，如GCr6、GCr9、GCrl5、 GCrl5SiMn等 主要工艺措施：较长时间髙温扩散退 火，消除 或降低碳化物液析级别。 坯料→粗磨→清理→精磨→抛光
在导轨之间放置滚珠、滚柱等滚动体， 使导轨运动转变为滚动摩擦。
物场分析原理：增加或改变中介（场），因此获 滚 得设备新功能或性能提升。 珠 类 增加场：滚动体、高压液、高压气
滚 柱 类
23/02
滚动导轨优点：
●摩擦系数小，动与静摩擦系数接近； ●运动灵敏轻便，移动、定位精度高；
●低速、重载时不易出现“爬行”现象；
思考题：
P247：11
目前用于机座的常用材料有哪些？简
述花岗岩符合材料用于机座制造的优越性。
思考题
●钢制淬硬导轨耐磨性好，精度保持性好； ●对温度变化的敏感性较低； ●高速运动时无动压效应; ●润滑
●点接触或线接触，抗振差，接触应力大； ●导轨表面硬度、精度、滚动体精度要求高
●结构复杂，制造困难，成本较高
●对脏物敏感，必须有良好的防护装置
钢导轨表面点蚀与条状磨损
龙门刨 机座
立 车 机 座
23/15
机座构造相关结论：
①相同横截面积，采用空心截面的构件惯性矩 大。可适当加大横截面轮廓尺寸，减小构件壁 厚，获得大刚度、小质量构件。
②圆形空心截面能提高抗弯和抗扭刚度； ③横截面为不封闭形式时，构件抗扭刚度极差。 在机座设计，不论梁或柱、整体或组装， 构件皆应采用空心截面；横截面以圆形、矩形 等封闭对称形式最佳。
23/04
（2）滚动导轨的结构形式 1）滚珠导轨 滚动体为球状，导向面常设计为夹角90度 的V形槽，力封式结构。
结构相对紧凑，制造容易，成本较低。
由于导轨面和滚珠接触面积小，故运动轻 便灵活，但刚度低，承载能力差；经常工作部 分容易压出沟槽。 滚珠导轨用于载荷不大，重心在两条导轨 之间，行程较小，灵敏度要求较高的场合。
刚度重要评价指标：动刚度 K 2K 2K 0
23/11
K—静刚度；ζ —阻尼比；δ —阻尼系数；ω 0——固有频率
③抗振性要求
承受受迫振动的能力。 设备内部和外界都存在不同强度的振源，将 引发整体或局部摆动、弯曲、扭转等形式的振动。
措施：高静刚度、高阻尼、减重量、隔振措施 ④其他要求 ●抵抗热变形：热变形、相对热变形 ●结构稳定性：构件内应力 ●工艺性：便于制造、维护、储运等 ●经济性：性能价格比
●(f)是六角（蜂窝）形筋，抗弯、抗扭刚 度较好，铸件均匀收缩，内应力小，不易断裂， 但铸造泥芯多，工艺复杂。
●(g)、(h)形筋铸造工艺也较 复杂，但构件整体刚度很好。
23/21
4.人造花岗岩机座
加工机床、重型冲击荷载设备需要稳定的基 础，传统机座材料主要有铸铁、铸钢、钢板。
现代机床向超高精、高速方向发展，对基础 件性能提出了更高的要求。 新型材料：花岗岩复合材料
23/05
2）滚柱导轨 滚柱导轨中的滚柱与导轨面是线接触，因此 它的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，耐磨性较 好，但灵活性相对稍差。
关键问题：滚柱对导轨平行度(扭曲)要求高
当滚柱轴线与导轨面存在微量不平行，即能 引起滚柱偏移和侧滑。
后果：导轨阻力增加、磨损加快、精度降低 措施：滚柱中段直径比两端大0.02mm左右，形成