機座或機架是機器中的基礎零件,許多零部件都直接或間接固定在其上從而保持其相對位置,其常見的制造方法是鑄造、焊接等。在設計時應著重考慮機座或機架的強度、剛度、精度、尺寸穩定性、吸振性及耐磨性等,還要求造型美觀、重量輕、成本低、結構及工藝性合理。另外,機座或機架的壁厚、凸緣及肋板布置等對它的工作能力、材料消耗、質量和成本等均有較大的影響。所以設計機座或機架時應該對上述這些要點特別注意,下面列舉了一些鑄造和焊接過程中常見的設計禁忌。 1)注意機座或機架上重要的加工面、受力面等質量要求較高的部分應該朝下,若工藝上難以實現,也應該盡量使這些部分處于側面或斜面的位置,這是因為金屬液中的氣泡、渣滓等易上浮,使鑄件上部產生缺陷的機會比下部多,此外,組織也不如下部致密;另外,應盡量使其重要加工面或大部分加工面位于同一砂型中,禁忌產生錯型、飛翅,否則難以保證鑄件的尺寸的精度,還增加清理的工作量。 2)注意若選取材料收縮大且易產生縮孔(如鑄鋼、球墨鑄鐵等),應盡量將機架或機直的厚大部分放在上面或側面,以便安放冒日進行補縮。對于收縮小的鑄件(如灰鑄鐵)則可將較厚的部分放在下面,依靠上面的金屬液進行補縮。 3)注意對于機座或機架上較薄且大的平面應朝下或側立、傾斜,禁忌出現澆不足、冷隔等缺陷。 4)注意為便于起模,鑄件分型面應選擇在鑄件的****截面處,對于局部妨礙起模的凸起可采用活塊,但是要盡量減少分型面和活塊的數量且分型面要平直,這樣可以減少制造模樣和造型的工作量,也易保證鑄件的精度。 5)注意應盡量減少型芯的數量,如果必須使用,還要保證芯頭排氣的順暢以及型芯的安放、固定、檢驗和清理等。 6)有些鑄件,底部為油槽,要注意防止漏油,在鑄造油槽時,要安裝型芯撐以支持型芯,而這些型芯撐的部位會引起缺陷產生滲漏,如果把槽底面設計成有高凸臺邊的鑄件,油槽部分的型芯可通過芯頭固定,以免產生缺陷,如圖2—73所示,圖b較圖a合理。 7)注意為消除金屬冷卻時產生的鑄件變形和提高加工時機架的剛度,對門形機架的兩腿之間可設置橫向連結肋,在最終加工后,將此肋切除。 8)注意加強底座的抗扭轉強度,例如框架形結構扭轉剛度差,無法承受生產、吊裝、運輸時由于不均勻受力產生的扭轉載荷,著改為板形結構,底座的抗扭轉剛度將顯著地得到改善。 9)注意小尺寸的部位,圖2_74所示為鑄件剖面形狀,圖a中A處所指尺寸很小,造型時砂不易緊實,修型也不方便,容易出現鑄造缺陷,改進后的圖b結構,尺寸稍作調整,效果較好,結構較合理。 lo)機架的體積和重量很大,壁厚取得是否合適對機架的強度、剛度和重量有很大的影響,減小壁厚可以減輕機架的重量,為了保證原有的強度和剛度必須恰當安排加強肋,如圖2-75所示,圖b較圖a為好。
 另外,鑄造機座或機架時,還要特別注意在某些表面上留出脫模斜度和結構斜度,考慮到鑄造后需進行一些機械加工,所以設計尺寸時還要留出一定加工余量。 注意對于生產批量較少且尺寸較大的機座或機架,這時用鑄造較為困難,所以要考慮焊接等其他方法,如圖2-76所示,圖a為鑄件,為了減輕重量改用沖壓件焊接結構(圖b)。 內外滾珠座圈均可用帶料彎曲成環狀焊接而成,底盤用鋼板沖制,不但節約了材料,而且節約加工工時。
 焊接件結構的設計完全省去了鑄型木模和鍛模,對單件小批生產的、經常需要變型或更新設計的產品可以縮短生產周期,降低生產成本,減輕結構重量。對于一些特大型構件,焊接結構不僅基本不受設備條件的局限,而且可以分段制造,運輸到使用場地并現場拼合安裝.避免了超重、超大物品運輸方面的困難。焊接結構的抗振性問題可通過合理布置結構和安排焊縫位置進行解決。下面就是焊接過程中應該注意的問題: 1)合理利用沖壓件、鍛件等作為結構元件,適當增加壁厚,減少肋板用量,使焊縫的總長度縮短。因為焊縫畢竟是造成熱影響、產生焊接應力和變形、出現焊接缺陷的起因,縮短焊接的長度將減小發生這些問題的幾率。 2)注意根據機座或機架的材料、性能要求和條件,選擇****的焊接方法,為減小或消除焊接后的焊接應力和變形,可以采取焊前預熱、加熱減應區、選擇合理的焊接順序、焊后熱處理等工藝措施。 3)注意根據機座或機架的材料及焊接方法等特點,選擇適當的坡口形式。 4)注意根據焊件的結構形狀、使用性能、焊件厚度、坡口加工的難易程度、焊接方法等因素來確定接頭形式,使其焊接質量高、成本低。 5)注意布置機座或機架中的焊縫時,首先要考慮到焊縫周圍應有足夠的空間,以滿足焊接操作的需要,其次焊縫位置還必須保證焊接裝配工作能順利進行。 6)注意機座或機架中的焊縫應盡量分散,禁忌接頭處嚴重受熱,以防降低力學性能,增大焊接應力和變形。 7)注意機座或機架中的焊縫盡量對稱布置,這樣可以減小焊接變形。 8)注意由于焊接接頭性能下降,所以焊縫應盡量避開應力****或應力集中的位置,這樣可以提高機座或機架的承載能力。 9)注意焊縫要遠離機座或機架中精度要求較高的表面,禁忌使其精度受到焊接變形的影響。 lO)注意如果無法避免焊接轉角,應使焊縫平緩過渡,禁忌應力集中加劇。 11)注意為保證機座或機架的焊接質量,要求接頭兩側板厚或截面相同或相近。如果不同厚度的材料焊接時,特別是厚度差超過允許值時,應考慮采用適當的過渡形式。 注意在有些情況下,機座或機架可以綜合多種制造方法,圖2-77所示的零件采用鑄鍛焊復合結構,將整體分為兩個部分,下部為鍛成的腔體,另一為鑄鋼制成的頭部,將兩者用焊接連成一個整體,可以使毛坯重量減輕一半,機械加工量也減少了40%。 至于機座或機架的結構設計,包括截面的合理選擇、肋板和加強肋的合理布置、合理開孔和加蓋、結構工藝性、材料選擇等方面,可以參照機座或機架的結構設計要點小結,這里不再贅述。 機架或機座的振動將會對整個機電一體化系統產生非常不好的影響.應特別注意采取必要的措施提高機座或機架抗振性,禁忌機架或機座產生振動。常用的措施如下: 1)提高靜剛度,即從提高固有振動頻率人手,禁忌產生共振。 2)增加阻尼,因為增加阻尼對提高動剛度的作用很大,如液(氣)動、靜壓導軌的阻尼比滾動導軌大,故抗振性能好。 3)在不降低機架或機座靜剛度的前提下,減輕重量可提高固有振動頻率,如適當減薄壁厚、增加肋和隔板,采用鋼材焊接代替鑄件等。 4)采取隔振措施,如加減振橡膠墊腳、用空氣彈簧隔板等。

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