參數化設計與機械加工工藝探討論文

　　摘要：在實際的生產作業中，如礦山開采、汽車、機床加工等領域中，自動化生產已經被廣泛使用。而對于這些生產中的關鍵零部件撥叉而言，精準的參數設定十分重要。我們通過Pro/Engineer操作軟件，實現針對撥叉三維參數化的設定，這就使設計過程更加簡便高校，也利于后期的看看機械加工等其他程序的參數設定。本文討論了Pro/Engineer操作軟件下的撥叉三維參數化設計、修改，分析了后期相關機械加工工藝，希望能起到一定的借鑒作用。

　　關鍵詞：撥叉；參數化；機械加工工藝

　　引言

　　撥叉一般應用于礦業開采中的機械設備、汽車傳動設備、機床加工設備等領域。在汽車中，撥叉位于變速箱上，通過其撥動齒輪，能改變相應的轉速比。在機床加工中，如車床、銑床、鉆床等設備中，撥叉撥動齒輪，該變傳動比，實現變速。而撥叉零件的加工，特別是參數的設計上，對傳動裝置，包括性能、運行等方面，都有著巨大的影響。撥叉的工作環境，決定了其加工的精準度的要求，不僅耐磨，還要抗沖擊，有足夠的硬度強度。由于撥叉零件之間有較大的形態差異，結構上對于工藝的要求較高，不合格的撥叉在使用中一旦出現問題，將會造成嚴重的后果。撥叉零件的加工，在材料的選擇、參數化的設計、結構和加工工藝等步驟，嚴格要求，才能生產出合格的撥叉。

　　一、撥叉三維參數化設計的探討

　　雖然不同設備中的撥叉結構不同，但是其工作原理是相同的，在討論撥叉三維參數化設計中，設計一個通用撥叉的參數，然后按照不同工作要求，不同設備環境，不同使用要求，進行參數上的調整。如在撥環的配合中，與或雙聯齒輪、三聯齒輪的關聯使用中等等。通過三維參數化的設計和修改，實現了后期動態裝配等環節更加便捷的目的。在設計撥叉中，使用的是美國參數技術（PTC）的公司的Pro/Engineer操作軟件，即Pro/E，該軟件是CAD/CAM/CAE一體化設計的軟件。撥叉的參數化設計，一般為大端實體的拉伸、小端實體的拉伸、中間連接板的拉伸、加強肋的制作和打孔五個步驟。具體操作如下：進入Pro/E設計軟件，在設置工作目錄中找到“目標文件夾”選項，點擊“新建零件”。在零件設計的操作頁中，找到“拉伸”的選項，平面選用front平面，隨后進入拉伸頁。在拉伸頁面中，作兩條輔助中心線，根據撥叉的設計需求參數，畫出撥叉大端實體的拉伸草圖、數值設置可以先預填一個，當撥叉的設計好之后，再根據加工需求，修改參數，并點擊“再生”選項即可。拉伸后，撥叉的左端要倒圓，大端放到圓后即可；進行小段試題的拉伸，同樣是“拉伸”，選用front平面。進到拉伸頁面后，作一條水平輔助中心線，畫出一個大端圓弧，畫出圓弧的垂直中心線，并在小端畫出垂直中心線兩條線之間的距離設定為預定值100mm。根據撥叉的設計需求參數，完成撥叉小端草圖的繪制；對于中間連接板的拉伸，與上面的一樣，進入拉伸頁。也是只作一條水平輔助中心線，隨后畫出大端圓弧和小端圓弧，在“圖標”中，找到點“創建圖元”，就可以畫出大端圓弧線和小端圓弧線了。這時要作兩條和中心線距離相等的輔助中心線，從大端的連接線起點到中心線之間的的距離要設好，連接大端圓弧和小端圓弧。這里要注意，這條連接的直線小端的外圓相切，點擊“剪切”選項，完善封閉曲線的繪制；加強肋的繪制上，要點擊圖標“肋工具”，平面選取為Top平面，接下來的步驟與上文相同，畫出大端外圓和小端外圓，話二者之間的一條直線。根據要求，設置正確參數，并點擊“確定”；在打孔的時候，有兩種方法，即點擊“拉伸”，或找到“孔工具”，按照需要打即可。孔將圖中需要的孔作出。圖1是三維參數化設計后做出的撥叉實體圖。

　　二、撥叉機械加工工藝的分析

　　在上文中，撥叉的三維參數化設計，滿足了不同需求、不同參數的動態修改設定，但是在實際的機械加工中，還是要參考撥叉零件的使用參數和使用情況，進行動態修改。對于一些使用環境惡劣，使用要求特別是耐磨耐沖擊上的要去，在撥叉的材料使用上，由于應用于煤礦機械和礦山機械等場合，工作負荷大，因此這類撥叉零件在材料的選擇上一般使用40Cr或45鋼。對于撥叉的機械加工，在工藝流程上為：鍛造、檢測、正火、劃線、銑、鉆、銑、擴、淬火并回火處理、校驗、磨削清洗、檢驗。在這十四項處理工序外，還要注意撥叉的加工面，定位孔和撥叉口的加工。機械加工的過程，包括了粗加工過程、半精加工過程和精加工過程。撥叉的安裝要注意定位孔的位置，一般使用鉆、擴、鉸、精鏜等方法。為了保證撥叉機械加工的的精確性，撥叉口會在磨削前進行粗銑、精銑，淬火的工序。機械加工中，要對加工的設備、加工使用到的其他設備，如刀具（銑刀、鉆刀）、夾具（虎鉗、專用夾具）、量具等做好選取工作。

　　結語

　　撥叉的三維參數化設計，使得撥叉在參數的設定上，根據實際需求進行修改，大大提升了設計效率，降低了資本投入。在已有的模板上，進行三維動態裝配、機構動態模擬、仿真操作等等試用，隨時改變參數數據，優化參數修改樹脂。這也為撥叉的加工，設立了良好的形象。

　　參考文獻：

　　[1]賈穎蓮,何世松.Pro/EWildfire3.0在凸輪機構優化設計與運動仿真中的應用[J].煤礦機械，2009(07).

　　[2]夏致斌.20CrNiMo鋼撥叉熱處理工藝試驗[J].金屬熱處理，2011(10).

　　[3]機械加工工藝手冊編輯委員會.機械加工工藝手冊[M].北京:機械工業出版社,1992.

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