金属切削机床戴曙第十一章支承件培训讲学.ppt

第十一章 支承件第一节 支承件应满足的要求和设计步骤第二节 支承件的静力分析第三节 支承件的静刚度和形状选择第四节 支承件的动态分析第五节 支承件的热变形特性第六节 结构计算的有限元法简介
第一节 支承件应满足的要求和)窗孔边缘厚一些(翻边)，工作时加盖，并用螺钉上紧，可补偿一部分刚度的损失。
六、提高局部刚度

(1) 设图a的一般凸缘连接，
(2) 图b有加强筋的凸

(3)
(4) 图dU型加强筋结构

2、注意局部过渡
例，车床床身，由于床身的基本部分较薄而导轨较厚，如设计成图11-8a的形状，则在载荷F的作用下，导轨处易发生局部变形。
采用加厚的过渡壁，并加肋(图b)，可显著地提高导轨处的局部刚度。
3、合理配置加强肋（筋）
(1)有些支承件的内部要安装其它机构，不但不能封闭，即使安装隔板也会有所妨碍，这时采用加强肋来提高刚度。
(2)合理配置加强肋是提高局部刚度的有效方法。
(3)加强肋的高度可取为壁厚的4～5倍，厚度与壁厚之比为0．8～1。
七、提高接触刚度
1、提高结合面质量
导轨面 、重要的固定结合面必须磨配或刮配。
2、合理选择螺钉尺寸、数量和布置
固定螺钉应在接触面上造成一个预压力。通常应使接触面间的平均预压压强约为2MPa。
八、壁厚
支承件的壁厚应根据工艺上的可能选择得薄一些。
按照目前的工艺水平，砂模铸造铸铁件的外壁厚可根据当量尺寸C(m)按表11-3选择。
式中：L、B、H——铸件的长、宽、高（m）
九、材料和时效处理
1、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
（一）铸铁：
铸造性能好，阻尼系数大，振动衰减性能好，成本低，适于成批生产。
（二）钢板焊接结构：
制造周期短，刚性好，便于产品更新和结构改进，重量轻
（三）预应力钢筋混凝土：
抗振性好，成本低
（四）天然花岗岩：
性能稳定，精度保持性好，抗振性好，热稳定性好，抗氧化性强，不导电，抗磁，与金属不粘结，加工方便
（五）树脂混凝土：
刚度高，具有良好的阻尼性能 ，抗振性好，热稳定性高，质量轻，可有良 好的几何形状精度，极好的耐腐蚀性，成本低，无污染，生产周期短，床身静刚度高。
且可以预埋金属或添加加强纤维来提高某些力学性能
2、支承件的时效处理，目的是消除残余应力
铸铁和钢质的支承件需要进行时效处理
以消除内应力
时效处理：
自然时效
人工时效
振动时效
普通精度机床的支承件：粗加工后进行一次时效。
精密机床的支承件：粗加工前、后各一次。
高精度机床的支承件：进行热时效处理后，进行天然时效处理——把铸件堆放在露天一年左右，让它们充分地变形。
十、工艺性
铸件要尽量形状简单，壁厚均匀，拔模容易，拐角要圆滑过渡
焊接件设法减少焊接变形，尽量不仰焊
加工平面尽可能设在一个平面内，以便于加工
第四节 支承件的动态特性
动态特性一般包括三方面问题：
1) 共振问题
在工作时支承件的固有频率不能与激振频率相重合，应避免发生共振现象。
2) 动力响应问题
支承件应具有较高的动刚度（共振状态下，激振力的幅值与振幅之比）和较大的阻尼，使支承件在受到一定幅值周期性激振力的作用，受迫振动的振幅较小。
3) 切削稳定性问题
抵抗切削自激振动的能力，研究支承件动态特性就要对切削稳定性进行分析。
一、支承件固有频率和振型
分析支承件动态特性时，通常可将支承件简化为一个多自由度的系统，多自由度系统的固有频率和主振型，是通过求解系统的无阻尼自由振动方程得到。

图a所示的振型，其固有频率比图b所示的低。因此，图a为第一阶振型，其固有频率为第一阶固有频率，合称第一阶模态；图b为第二阶振型，第二阶固有频率，合称第二阶模态。
2. 支承件的模态分析
由于机床上激振力的频率一般都不太高，因而只有最低几阶模态的固有频率才有可能与激振频率重合或接近。高阶模态的固有频率已远高于可能出现的激振力频率，一般不可能发生共振，对于加工质量的影响是不大的。所以只需研究最低几阶模态。
1) 第一阶模态
整机摇晃振动，振型如图a所示。床身作为一个刚体在弹性基础上做摇晃振动。整机摇晃的固有频率较低，通常约为数十赫兹。
2) 第二阶模态
一次弯