機座或機架的結構設計必須保證其自身剛度、連接處剛度和局部剛度，同時要考慮安裝方式、材料選擇、結構工藝性以及節省材料、降低成本和縮短生產周期等問題。當機座或機架的結構比較復雜時，可采用有限元法或模型試驗法來計算或測定機座或機架的剛度或變形量。
1．鑄造機座的設計(1)保證自身剛度的措施1)合理選擇截面形狀和尺寸。機座雖受力復雜，但不外是拉、壓、彎、扭的作用。當受簡單拉、壓作用時，變形只和截面積有關；設計時主要根據拉力或壓力的大小選擇合理的結構尺寸。如果受彎曲和扭轉載荷，機座的變形不但與截面面積大小有關，且與截面形狀(截面慣性矩)有關。合理選擇截面形狀，可以提高機座的自身剛度。一般來講：
①封閉空心截面結構的自身剛度比實心的大。
②無論是實心截面還是空心的封閉截面，都是矩形的抗彎剛度****，圓形的最小；而抗扭剛度則相反，圓形****，矩形最小。
③保持橫截面積不變，減小壁厚，增大輪廓尺寸，可提高剛度。
④封閉截面比不封閉截面的抗扭剛度大得多。
2)合理布置肋板和加強肋。如上所述，封閉空心截面的剛度較高，但為了便于鑄造清砂及其內部零部件裝配和調整，需要在機座上開“窗口”，結果使其剛度顯著降低。為了提高其剛度，則應根據結構和受力情況增加肋板或肋條。加強肋的高度，一般不應大于支承部件壁厚的5倍，厚度一般取壁厚的O．7～O．8倍。
3)合理的開孔和加蓋。在機座壁上開窗孔，將顯著降低機座的剛度，特別是扭轉剛度。實踐證明，當6。／6<0．2時(如圖2—7l所示)，其剛度降低很少。
在開一孔后再在對面壁上開孔，其下降幅度也較小。因此開孔應沿機座或機架壁中心線排列，或在中心線附近交錯排列，孔寬(孔徑)以不大于機座或機架壁寬的O．25倍為宜，即b。／b<0．25。在開孔上加蓋板，并用螺釘緊固，則可將彎曲剛度恢復到接近未開孔時的剛度，而對提高抗扭剛度無明顯效果。
(2)提高機座連接處的接觸剛度在兩個平面接觸處，由于微觀的不平度，實際接觸的只是凸起部分。當受外力作用時，接觸點的壓力增大，產生一定的變形，這種變形稱為接觸變形。
為了提高連接處的接觸剛度，固定接觸面的表面粗糙度Ra應小于2．5¨m，以便增加實際接觸面積；固定螺釘應在接觸面上造成一個預壓力，壓強一般為2MPa，并據此設計固定螺釘的直徑和數量，以及擰緊螺母的扭矩(其大小在裝配時用測力扳手控制)。若有必要，可在安裝螺釘處加厚凸緣，或采用添置加強肋等辦法來增加局部剛度，并提高連接剛度。
(3)機座的結構工藝性機座一般體積較大、結構復雜、成本高，尤其要注意其結構工藝性，以便于制造和降低成本，在保證剛度的條件下，應力求鑄件形狀簡單，起模容易，砂芯要少，便于支撐和制造。機座壁厚應盡量均勻，力求避免截面的急劇變化、凸起過大、壁厚過薄、過長的分型線和金屬的局部堆積等。鑄件要便于清砂，為此，必須開有足夠大的清砂口，或幾個清砂口。在同一側面的加工表面，應盡量處于同一個平面上，以便一起切削加工。機座必須有可靠的加工工藝基面，若因結構原因沒有工藝基準，可事先鑄出“工藝基準”。“工藝基準”利用完畢后，可視情況將其去除。
(4)機座的材料選擇機座材料應根據其結構、工藝、成本、生產批量和生產周期等要求選擇，常用的有鑄鐵、鋼及其他材料。
1)鑄鐵。用鑄鐵作為機座的材料，其工藝性能好，容易獲得結構復雜的零件；鑄鐵的內摩擦大，阻尼作用大，動態剛性好，有良好的抗振性；價格比較便宜。其缺點是需做木模，制造周期長，單件生產成本高，鑄造易出廢品，如有時會產生縮孔、氣泡、砂眼等缺陷；鑄件的加工余量大，加工費用大。
2)鋼。用鋼材焊成的機座具有造型簡單，對改型和單件小批量生產適應性較強，其生產周期比鑄鐵縮短30％～50％；鋼的彈性模量比鑄鐵的大，在同樣的載荷下，壁厚可做得比鑄鐵的薄，重量輕(比鑄鐵輕20％～50％)，固有振動頻率高；所需設備簡單，成本較低。
但鋼的抗振性能比鑄鐵差，在結構上，需采取防振措施；鉗工工作量大；成批生產時，成本較高。
3)其他材料。近年來，花崗巖、大理石、天然巖石等材料已廣泛應用于各種高精度機電一體化系統的機座。如三坐標測量機的工作臺、金剛石車床的床身等就采用了高精度的花崗巖和大理石的標準機座架體等。目前，國外還出現了采用陶瓷材料制作的機座、架體、立柱、橫粱、平板等。天然巖石及陶瓷的優點很多：性能穩定；精度保持性好，長期的自然時效后殘余應力極小，內部組織穩定，抗振性好，阻尼系數比鋼大15倍，而耐磨性比鑄鐵高5～10倍，膨脹系數小，熱穩定性好。其主要缺點是：抗沖擊性能差、脆性較大，油、水易滲入晶體中，使巖石產生變形。
2．焊接機架的設計焊接機架具有許多優點：在剛度相同的情況下可減輕重量30％左右；改型快，廢品極少；生產周期短，成本低。
機架常用普通碳素結構鋼材(鋼板、角鋼、槽鋼、鋼管等)焊接制造。輕型機架也可用鋁制型材連結制成。
對于輕載焊接機架，由于其承受載荷較小，故常用型材焊成立體框架，再裝上面板、底板及蓋板。應注意根據槽鋼、角鋼等不同的型材選擇合理的接頭形式。圖2-72a是用薄鋼板折彎成形后焊接而成的機箱，頂板的連接可采用圖2_72b、c所示的接頭形式。
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