処理状態の瞬間的な変化は複雑であるため、通常、構造剛性について正確な理論計算を実行することは困難です。設計者は、計算方法を使用して一部のコンポーネント（シャフト、ネジなど）の剛性を計算し、ベッド、カラム、ワークベンチ、ボックス本体の曲げとねじれの変形、および接合面の接触変形のみを計算できます。おおよその計算を行うために簡略化することができ、計算結果は実際とは大きく異なることが多いため、定性分析の参照としてのみ使用できます。近年、工作機械の構造設計では有限要素法が解析・計算に使用されていますが、一般的にはモデルや実物などの試作品をテスト・解析・比較して、設計時の合理的な構造計画を決定する必要があります。以下の原則と対策によれば、工作機械の構造的剛性は依然として合理的に改善することができます。
（1）断面の形状とサイズを正しく選択してください
コンポーネントが曲げおよびねじり荷重を受けた後、その変形はセクションの曲げおよびねじり慣性モーメントに依存します。曲げおよびねじり慣性モーメントが大きいほど、剛性が高くなります。表7-1に、断面積が同じ（つまり同じ重力）の場合の各断面形状の慣性モーメントを示します。表のデータから、同じ断面積を維持しながら、同じ形状のセクションでは、壁の厚さを薄くし、セクションのプロファイルサイズを大きくする必要があることがわかります。円形セクションのねじり剛性は正方形セクションのねじり剛性よりも大きく、曲げ剛性は正方形のセクションよりも小さく、閉じたセクションの剛性は閉じていないセクションの剛性よりもはるかに高く、壁を開くと剛性が低下し、穴の周りのフランジによって曲げ剛性を回復できます。
（2）パーティションとリブの合理的な選択と配置
サポートのパーティションとリブを適切に配置することで、コンポーネントの静的および動的な剛性を向上させることができます。図7-1に示すいくつかの柱の構造は、内側に縦、横、斜めのリブが配置されています。静的および動的剛性テストの結果を表7.2に示します。なかでもクロスリブ（No.5）が一番効果があります。
一部の薄肉部品では、壁面の反りや断面の歪みを低減するために、図7-2に示すリブを壁パネルに取り付けることができますが、その中でもハニカムリブの方が優れています。コンポーネントの剛性を向上させるだけでなく、鋳造時の収縮応力を低減することもできます。
（3）コンポーネントの局所的な剛性を向上させる
ガイドレールの接続部分と工作機械のサポートは、局所的な剛性が最も弱い部分であることが多いですが、接続方法は局所的な剛性に大きな影響を与えます。図7-3に、ガイドレールとベッドの接続方法をいくつか示します。ガイドレールの幅が広い場合は、（d）、（e）、（f）のように二重壁接続タイプを使用してください。ガイドレールが狭い場合は、単一の壁または厚い単一の壁で接続するか、単一の壁に垂直リブを追加して局所的な剛性を向上させることができます
（4）溶接構造部品の選択
工作機械のベッド、支柱、その他の支持部分は鋼板と断面鋼で溶接されており、品質の低下と剛性の向上という明らかな利点があります。鋼の弾性係数は鋳鉄の約2倍です。同じ形状と輪郭サイズを前提として、溶接部と鋳物の剛性を同じにする必要がある場合、溶接部の肉厚は鋳物の半分にするだけで済みます。局所的な剛性を同じにする必要がある場合は、局所的な剛性は壁の厚さの3乗に比例するため、溶接部品の壁の厚さは鋳物の壁の厚さの約80％で十分です。また、剛性を同じにして質量を小さくしても、質量を同じにして剛性を上げても、部品の共振周波数を上げることができ、共振が発生しにくい。鋼板との溶接により、部品を完全に密閉された箱型構造にすることが可能であり、部品の剛性を向上させるのに役立ちます。
