畢業(yè)設計---汽車差速器內(nèi)球面銑削快速換刀裝置

1、<p>　　汽車差速器內(nèi)球面銑削快速換刀裝置</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　通過對差速器結構的分析，明確差速器需要加工的內(nèi)球面，了解差速器的具體尺寸進而確定換刀裝置的尺寸大小和在哪個方向進行插入換刀裝置進行換刀。所要設計的是在加工之前通過換刀裝置快速的把刀具送到數(shù)控銑床的刀柄處，再加工之后再快速的把刀具取出。帶動滑軌的裝置

2、是導桿機構，為了防止在送刀的時候發(fā)生偏移和旋轉設計的是軌道的形式，確保換刀的時候能夠準確。換刀裝置的床身能夠通過夾具夾到數(shù)控銑床的工作臺上，節(jié)省空間和零件材料。</p><p>　　關鍵字：卡刀具；直線導軌；導桿；床身底座</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Through the analysis of

3、the structure of differential, clear to the differential in processing sphere, understand the dimensions of a differential and determine the size of the device for the sword size and in which direction to insert change i

4、n knife device. Want to design is in the processing by change before the knife device fast to the place of CNC milling machine, and processing of fast again after the cutting tool remove. Card can have stuck tools to p

5、revent tool, cutting tool spin can e</p><p>　　Key word: card cutting tool. Linear guide; Guide bar; Lathe bed base</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b>

6、;</p><p>　　1.1 課題研究背景及意義1</p><p>　　1.1.1 課題研究背景1</p><p>　　1.1.2 課題研究的意義2</p><p>　　1.2 國內(nèi)外差速器內(nèi)球面加工研究概況2</p><p>　　1.2.1 刀具刀柄分離插入銑削2</p><p>

7、　　1.2.2 刀具拉伸切削3</p><p>　　1.2.3 多刃面加工3</p><p>　　1.3 綜合比較最佳方案4</p><p>　　2 汽車差速器內(nèi)球面快速銑削換刀裝置方案設計5</p><p>　　2.1 差速器的內(nèi)部加工5</p><p>　　2.1.1 差速器的結構特征5</p&g

8、t;<p>　　2.1.2 差速器內(nèi)表面加工6</p><p>　　2.2 換刀裝置的行走方案7</p><p>　　2.2.1 齒輪傳動機構直線運動7</p><p>　　2.2.2 導桿帶動滑軌直線運動8</p><p>　　2.2.3 方案的對比和最終方案的確立8</p><p>　　2.

9、3 卡刀的設計9</p><p>　　3 差速器內(nèi)球面銑削快速換刀裝置設計建模10</p><p>　　3.1 差速器工件的建模10</p><p>　　3.1.1 工件的建模10</p><p>　　3.1.2 工件的裝配17</p><p>　　3.1.3 換刀裝置的工作范圍21</p>

10、<p>　　3.2 零件選擇合理性21</p><p>　　3.2.1 零件需要考慮的因素21</p><p>　　4 經(jīng)濟性分析23</p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　20世紀9

11、0年代以來，數(shù)控加工技術得到迅速的普及和發(fā)展數(shù)控機床在制造也得到了越來越廣泛的應用。帶有換刀裝置系統(tǒng)的數(shù)控加工中心在現(xiàn)代先進制造業(yè)中起著愈來愈重要的作用，它能縮短產(chǎn)品的制造周期，提高產(chǎn)品的加工精度，適合柔性加工，換刀裝置的主要作用在于減少加工過程中的非切削時間，提高生產(chǎn)率降低生產(chǎn)成本，進而提升機床乃至整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)力。</p><p><b>　　課題研究背景及意義</b></p&g

12、t;<p><b>　　課題研究背景</b></p><p>　　汽車差速器殼體零件由于其結構的特殊性，內(nèi)部球面和端面的加工有較高的難度．為此國內(nèi)外刀具、機床制造商紛紛推出一些解決方案，這些方案主要有以下幾類。 </p><p>　　(1)采用四軸數(shù)控車床加彎形車刀對差殼內(nèi)球面．內(nèi)端面進行車削加工，國內(nèi)的沈陽機床廠曾經(jīng)展示過這一方案。</p>

13、<p>　?。?）采用具有杠桿機構復雜的刀具系統(tǒng)．在刀具通過半軸孔或行星齒軸孔后在差殼內(nèi)打開切刃進行切削．完成后合起切刃退刀。這類工藝方案可在加工中心實施，但可能需要多道工序，效率較低。而這種露決方案的致命問題是可能會產(chǎn)生切刃機構被鐵屑卡住而無法正常退刀現(xiàn)象。公司目前4T65E差殼加工采用了這類工藝方案。代表的刀具商如BILZ。</p><p>　　(3)采用威型專用刀具在專用機床上加工的解決方案。

14、該方案刀桿和刀具分體制作。加工時．通過機械手將刀具從差殼窗口送至差殼內(nèi)．然后刀桿再插入刀具孔進行加工．完成后由機械手夾住刀具后刀桿先行拔出．最后再將刀具取走。這種工藝方案是較為先進的一種，具有加工效率高．質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點。</p><p><b>　　課題研究的意義</b></p><p>　　本課題研究意義非常重要，主要解決購買大型專用機床非常昂貴的問題，通過設計這個

15、小型的換刀裝置安裝在普通數(shù)控銑床上能夠同樣起到對差速器內(nèi)球面的加工，不必要耗資買差速器內(nèi)球面加工機床。</p><p>　　國內(nèi)外差速器內(nèi)球面加工研究概況</p><p>　　刀具刀柄分離插入銑削</p><p>　　首先由機械手將成形的雙面锪刀從殼體中間空洞處送至球心，然后左右同時向前穿過差速器殼φ15M7孔與在球心中的雙面锪刀連接。此時機械手退回，再由左、右動力

16、頭單軸驅動兩滑臺同時向左、右同步運動，從而分別將兩側球面锪成品。锪完球面，兩動力頭需將锪刀再送至球心，而后由機械手將锪刀從工件內(nèi)取出。如圖1、2所示。</p><p>　　差速器內(nèi)球面加工裝置</p><p>　　圖 1 圖 2</p><p><b>　　刀具拉伸切削</b&

17、gt;</p><p>　　現(xiàn)在的加工工藝是改锪為鏜的方法加工內(nèi)球面，由于工件內(nèi)腔小，我們設計了一專用刀桿(見圖3)。刀桿局部掏空，鏜刀縮在刀桿內(nèi)，加工時將刀桿從垂直于φ15M7的兩孔φ32引入，從而將刀桿內(nèi)的鏜刀送至球心，通過刀具的多次拉起進行鏜削。如圖 3。</p><p><b>　　圖 3</b></p><p><b>　　

18、多刃面加工</b></p><p>　　機夾可轉位車刀是把具有合理幾何形狀的切削刃的成品可轉位刀片，用機械夾固的方法裝配在刀桿上的車刀。當一條切削刃磨損到不能再用時，可迅速轉位換成新的切削刃，操作簡單方便，刀具壽命高，刀具幾何參數(shù)固定切削性能穩(wěn)定。參考圖4</p><p><b>　　圖 4</b></p><p><b>

19、;　　綜合比較最佳方案</b></p><p>　　方案一：加工工藝的缺點是機床結構復雜，動作繁多。由于成形锪刀固定需刀桿穿過殼體φ5孔，再與锪刀相連，因此殼體零件限制了刀桿的直徑尺寸，即刀桿直徑必須小于φ5，造成刀桿強度差。同時因球面加工余量不均勻造成刀具無法抵抗來自任意方向的切削力而產(chǎn)生變形。</p><p>　　方案二：刀具的拉桿要求強度很高，如果強度能夠達到要求整體成本

20、很高，并且對于加工內(nèi)球面不穩(wěn)定容易出現(xiàn)偏差，刀具的損害幾率也很大。</p><p>　　方案三：多刃面加工雖然解決了刀具磨損的問題和精度問題，但強度問題無法保證的。刀具加入時無法保證刀具旋轉問題。</p><p>　　最佳方案：通過對比分析考慮經(jīng)濟問題最佳答案是方案一，刀具和刀柄分離式加工方案。</p><p><b>　　差速器內(nèi)球面的加工</b&

21、gt;</p><p>　　汽車差速器內(nèi)球面快速銑削換刀裝置方案設計</p><p><b>　　差速器的內(nèi)部加工</b></p><p><b>　　差速器的結構特征</b></p><p>　　具體結構如圖2.1.a、圖2.1.b</p><p><b>　　圖

22、 2.1,a</b></p><p>　　圖 2.1.b </p><p>　　差速器的工作原理和用途</p><p>　　差速器具有三種功能：</p><p>　　1）使發(fā)動機動力指向車輪</p><p>　　2）相當于車輛上的最終傳動減速器，在變速器撞擊車輪之前最后一次降低其旋轉速度。</p

23、><p>　　3）在以不同的速度旋轉期間向車輪傳輸動力</p><p>　　在以不同的速度旋轉期間向車輪傳輸動力車輪旋轉的速度是不同的，尤其是轉彎時。轉彎時每個車輪行駛不同的距離，并且內(nèi)側車輪比外側車輪行駛的距離短。由于速度等于行駛的路程除以通過這段路程所花費的時間，因此行進路程較短的車輪行駛的速度就較低。同時請注意，前輪與后輪的行駛距離也不同。</p><p><

24、;b>　　差速器內(nèi)表面加工</b></p><p>　　汽車差速器整體是鑄件其球面Sφ98位于殼體內(nèi)腔，它相對于差速器殼中心的同軸度為φ0.08，相對于φ20mm的孔。旁側有空寬60mm的方圓孔。刀具要通過該方孔把刀具送入對內(nèi)表面進行加工銑削。腔體內(nèi)部的結構為70mm的圓形腔。差速器內(nèi)部需裝配的結構圖。如圖2.1.c</p><p><b>　　圖2.1.c&l

25、t;/b></p><p><b>　　換刀裝置的行走方案</b></p><p>　　導軌進行直線滑動把刀具送入加工位置使刀具和刀柄結合進行對內(nèi)球面加工，加工結束后再通過導軌把刀具取出</p><p>　　齒輪傳動機構直線運動</p><p>　　通過對齒輪的旋轉嚙合帶動直齒的直線運動來完成對刀具的送入和送出，具

26、體系統(tǒng)結構如圖2.1、2.2、2.3。</p><p><b>　　系統(tǒng)結構圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)結構圖</b></p><p>　　圖2.3 系統(tǒng)機構圖</p><p>　　導桿帶動滑軌直線運動</p><p>　　通過導桿的來回擺動帶動滑軌的滑動進行

27、直線運動，完成對刀具的送入和抽出。具體工作原理如圖2.6。</p><p><b>　　圖 2.6導桿機構</b></p><p>　　方案的對比和最終方案的確立</p><p>　　齒輪傳動方案：優(yōu)勢是省力、結構緊湊使用壽命長，傳動穩(wěn)定。不足是換刀不夠迅速。不能滿足快速換刀這一要求，齒輪設計造價高，不夠方便。</p><p

28、>　　導桿機構傳動：優(yōu)勢是省力，設計方便、換刀快速，能滿足快速換刀這一要求并且結構簡單，造價低。不足是工件磨損較多。</p><p>　　通過經(jīng)濟方面和技術要求方面確定方案二導桿機構傳動為最佳方案。以下將對此進行設計換刀裝置。</p><p><b>　　卡刀的設計</b></p><p>　　根據(jù)刀具的尺寸設計卡刀的尺寸大小，刀具的被卡

29、部位尺寸為23mm。并根據(jù)差速器的外空寬度60mm設計卡刀外圍尺寸為5mm。刀具尺寸選擇如圖2.3、2.4。</p><p><b>　　a刀具的尺寸設計</b></p><p>　　圖2.4.b刀具尺寸</p><p>　　差速器內(nèi)球面銑削快速換刀裝置設計建模</p><p>　　根據(jù)以上確定的導桿機構傳動和卡刀裝置對

30、換刀裝置進行設計建模</p><p><b>　　差速器工件的建模</b></p><p><b>　　工件的建模</b></p><p>　　工件一：底座的設計如圖3.1.1a,建模如圖3.1.1b工作臺下的孔是為了安裝在數(shù)控銑床工作臺上。</p><p><b>　　圖 3.1.1a&

31、lt;/b></p><p><b>　　圖 3.1.1b</b></p><p>　　工件二：大支架的設計確定滑軌的高度并起到支撐和定位的作用。如圖3.1.2a 3.1.2b。</p><p>　　圖 3.1.2a 圖 3.1.2b

32、 </p><p>　　工件三：小支架的設計，小支架通過螺釘連接在底座上起到對導桿機構的固定。保證導桿的來回擺動對滑軌的拉動，進而完成對刀具的送入和送出。如圖3.1.3a , ,3.1.3b。</p><p><b>　　圖3.1.3.a</b></p><p>　　圖 3.1.3.b

33、 工件四：外軌道起到保證內(nèi)滑軌能在其內(nèi)部進行無旋轉的直線運動把刀具準確的送到銑床的刀柄處。如圖3.1.4.a 3.1.4.b。</p><p><b>　　圖 3.1.4.a</b></p><p><b>　　圖 3.1.4.b</b></p><p>　　工件五：內(nèi)滑軌在外導

34、軌內(nèi)滑動，進行送刀和退刀。具體圖形如3.1.5.a</p><p><b>　　3.1.5.a</b></p><p><b>　　圖 3.1.5.a</b></p><p><b>　　圖3.1.5.b</b></p><p>　　工件六：封蓋的設計具體尺寸如圖3.1.6.a

35、 3.1.6.b。</p><p>　　圖 3.1.6.a 圖 3.1.6.b</p><p>　　工件七：卡刀的尺寸和建模如圖3.1.7.a 3.1.7.b 。主要起到對刀具的固定</p><p>　　和刀具的安裝送入和送出。</p><p>　　如圖 3.1.7.a</p>

36、<p><b>　　圖 3.1.7.b</b></p><p>　　工件八：卡塊和導桿配合進而對滑軌的拉動進行直線運動。如圖3.1.8.a 3.1.8.b 。</p><p>　　圖 3.1.8.a 圖3.1.8.b</p><p>　　工件九：導桿機構，通過卡塊對內(nèi)滑

37、軌進行拉動作用。如圖3.1.9.a 、 3.1.9.b。</p><p><b>　　圖 3.1.9.a</b></p><p><b>　　圖 3.1.9.b</b></p><p><b>　　工件的裝配</b></p><p>　　通過裝配對差速器換刀裝置設計結構有了立體

38、的感知。</p><p><b>　　底座和大支架的裝配</b></p><p>　　文件---打開底座文件---添加組件---大支架---裝配約束---移動組件。具體步驟如圖：3.1.1.a、3.1.1.b、3.1.1.c、3.1.1.d 。</p><p>　　圖3.1.1.a 圖3

39、.1.1.b</p><p>　　圖 3.1.1.c </p><p><b>　　圖 3.1.1.d</b></p><p>　　2 底座和小支架的裝配。添加部件里選擇小支架這個部件在約束模塊里選擇接觸對齊選項再點擊小支架的底面和工作臺的上表面，點擊確定。這樣出現(xiàn)的圖就是小支架和工

40、作臺在同一平面內(nèi)，再點擊移動部件盡力使小支架靠近要安裝的位置，再進行約束，點擊裝配約束按鈕，在里面選同心。這樣就裝配好小支架。如圖3.2.1</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p>　　3 大支架和外滑軌的裝配.選擇外滑道部件，再進行約束，約束導軌截面與工作臺，再進行約束外滑道的滑道半圓和大支架的半圓形卡槽進行同心約束，再進行旋轉移動部件，使

41、花道與工作臺垂直。具體圖形如圖3.1.3</p><p><b>　　圖 3.1.3</b></p><p>　　4 對內(nèi)滑軌的裝配，選擇部件內(nèi)滑軌如圖3.1.4</p><p><b>　　圖 3.1.4</b></p><p>　　5 對卡刀的裝配。如圖3.1.5</p><

42、p><b>　　圖3.1.5</b></p><p>　　6 對封蓋卡塊以及導桿的裝配。添加組件-打開部件器-選擇部件封蓋這時會出現(xiàn)部件視圖看是否為自己想要裝配的部件，然后對部件進行移動選擇移動部件模塊進行挪動，再通過裝配約束對部件進行約束。螺釘?shù)难b配要通過同心約束才可把螺釘與工件孔配合好，最終裝配圖如圖3.1.6。</p><p><b>　　圖 3

43、.1.6</b></p><p><b>　　換刀裝置的工作范圍</b></p><p>　　底座長度為320mm寬度為200mm，外滑道的長度為130mm，內(nèi)滑道的長度為230mm，導桿卡槽的長度為120mm經(jīng)過裝配關系確定換刀裝置的滑軌滑動范圍為0-108mm。</p><p><b>　　零件選擇合理性</b&

44、gt;</p><p>　　零件的選擇既要滿足受力的要求、剛度要求、強度要求，又要考慮到經(jīng)濟合理防止不必要的浪費。</p><p><b>　　零件需要考慮的因素</b></p><p><b>　　零件的可靠性</b></p><p>　　可靠性就是指采用該種零件后設備的加工精度、準確度的保持，零

45、件的耐用性、安全可靠性等。如果可靠性不好，會帶來不必要的經(jīng)濟損失。</p><p><b>　　零件的標準性</b></p><p>　　標準性就是指，零件的通用化、標準化，也就是在選用零件時，盡量選用標準件，互換性比較好。</p><p><b>　　零件的環(huán)保性</b></p><p>　　環(huán)保

46、性就是指零件使用后會不會有有害的物質(zhì)對環(huán)境有所污染。選擇時要在保護人體健康的衛(wèi)生保準范圍內(nèi)。</p><p><b>　　零件的節(jié)能性</b></p><p>　　節(jié)能性顧名思義，就是在選擇零件時要選擇及經(jīng)濟又實用的，不要造成不必要的經(jīng)濟浪費。</p><p><b>　　零件的靈活性</b></p><

47、;p>　　零件的靈活性是指在工作對象固定的條件下，零件能夠適應不同的工作條件和環(huán)境，適應多種加工性能。此外，靈活性還包括重量輕、體積小，簡易化、廉價化等。</p><p>　　以上就是選擇零件時要考慮的主要因素。對于這些因素也要結合具體的生產(chǎn)情況、資金情況、技術情況等等統(tǒng)籌兼顧、全面權衡。</p><p><b>　　概述</b></p><

48、p>　　技術經(jīng)濟分析是研究領域的經(jīng)濟問題和經(jīng)濟規(guī)律的科學，是研究一定技術條件下如何提高經(jīng)濟效果的科學，是經(jīng)濟與技術的交叉。其主要是研究技術的經(jīng)濟效果問題，技術與經(jīng)濟的最佳組合問題。</p><p><b>　　總原則</b></p><p>　?。?）.技術上的先進性</p><p>　　（2）.生產(chǎn)上的可行性</p>&l

49、t;p>　?。?）.經(jīng)濟上的合理性</p><p><b>　　經(jīng)濟性分析</b></p><p>　　選擇零件時除了考慮到零件的可用性之外，主要考慮零件的經(jīng)濟性。此設備所應用到的主要零件都始終遵循著這一原則，來真正達到既實用又經(jīng)濟。</p><p>　　為了使成組夾具達到優(yōu)化設計，必須對NK進行求解，但當已經(jīng)掌握了它們內(nèi)在的數(shù)學關系之后

50、，便沒有必要在每套成組夾具設計中都逐個進行求解，為了達到提高設計工效之目的，可以通過建立速查表的辦法來提高優(yōu)化設計和評價效率。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　孫振國. 崔占全. 工程材料 北京：機械工業(yè)出版社，2007.7</p><p>　　王伯平. 互換性與測量技術基礎 北京：機械工業(yè)出版社，2004.

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