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撥叉三維參數化設計與機械加工工藝研究論文
摘要：在實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)中，如礦山開(kāi)采、汽車(chē)、機床加工等領(lǐng)域中，自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)被廣泛使用。而對于這些生產(chǎn)中的關(guān)鍵零部件撥叉而言，精準的參數設定十分重要。我們通過(guò)Pro/Engineer操作軟件，實(shí)現針對撥叉三維參數化的設定，這就使設計過(guò)程更加簡(jiǎn)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(guān)機械加工工藝，希望能起到一定的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：撥叉；參數化；機械加工
工藝撥叉一般應用于礦業(yè)開(kāi)采中的機械設備、汽車(chē)傳動(dòng)設備、機床加工設備等領(lǐng)域。在汽車(chē)中，撥叉位于變速箱上，通過(guò)其撥動(dòng)齒輪，能改變相應的轉速比。在機床加工中，如車(chē)床、銑床、鉆床等設備中，撥叉撥動(dòng)齒輪，該變傳動(dòng)比，實(shí)現變速。而撥叉零件的加工，特別是參數的設計上，對傳動(dòng)裝置，包括性能、運行等方面，都有著(zhù)巨大的影響。撥叉的工作環(huán)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(tài)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(wèn)題，將會(huì )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(chǎn)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(gè)通用撥叉的參數，然后按照不同工作要求，不同設備環(huán)境，不同使用要求，進(jìn)行參數上的調整。如在撥環(huán)的配合中，與或雙聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪的關(guān)聯(lián)使用中等等。通過(guò)三維參數化的設計和修改，實(shí)現了后期動(dòng)態(tài)裝配等環(huán)節更加便捷的目的。在設計撥叉中，使用的是美國參數技術(shù)（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(shí)體的拉伸、小端實(shí)體的拉伸、中間連接板的拉伸、加強肋的制作和打孔五個(gè)步驟。具體操作如下：進(jìn)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(diǎn)擊“新建零件”。在零件設計的操作頁(yè)中，找到“拉伸”的選項，平面選用front平面，隨后進(jìn)入拉伸頁(yè)。在拉伸頁(yè)面中，作兩條輔助中心線(xiàn)，根據撥叉的設計需求參數，畫(huà)出撥叉大端實(shí)體的拉伸草圖、數值設置可以先預填一個(gè)，當撥叉的設計好之后，再根據加工需求，修改參數，并點(diǎn)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(jìn)行小段試題的拉伸，同樣是“拉伸”，選用front平面。進(jìn)到拉伸頁(yè)面后，作一條水平輔助中心線(xiàn)，畫(huà)出一個(gè)大端圓弧，畫(huà)出圓弧的垂直中心線(xiàn)，并在小端畫(huà)出垂直中心線(xiàn)兩條線(xiàn)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(jìn)入拉伸頁(yè)。也是只作一條水平輔助中心線(xiàn)，隨后畫(huà)出大端圓弧和小端圓弧，在“圖標”中，找到點(diǎn)“創(chuàng )建圖元”，就可以畫(huà)出大端圓弧線(xiàn)和小端圓弧線(xiàn)了。這時(shí)要作兩條和中心線(xiàn)距離相等的輔助中心線(xiàn)，從大端的連接線(xiàn)起點(diǎn)到中心線(xiàn)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(xiàn)小端的外圓相切，點(diǎn)擊“剪切”選項，完善封閉曲線(xiàn)的繪制；加強肋的繪制上，要點(diǎn)擊圖標“肋工具”，平面選取為T(mén)op平面，接下來(lái)的步驟與上文相同，畫(huà)出大端外圓和小端外圓，話(huà)二者之間的一條直線(xiàn)。根據要求，設置正確參數，并點(diǎn)擊“確定”；在打孔的時(shí)候，有兩種方法，即點(diǎn)擊“拉伸”，或找到“孔工具”，按照需要打即可�？讓D中需要的孔作出。圖1是三維參數化設計后做出的撥叉實(shí)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(mǎn)足了不同需求、不同參數的動(dòng)態(tài)修改設定，但是在實(shí)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(jìn)行動(dòng)態(tài)修改。對于一些使用環(huán)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(chǎng)合，工作負荷大，因此這類(lèi)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(xiàn)、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(guò)程，包括了粗加工過(guò)程、半精加工過(guò)程和精加工過(guò)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(huì )在磨削前進(jìn)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(zhuān)用夾具）、量具等做好選取工作。
撥叉的三維參數化設計，使得撥叉在參數的設定上，根據實(shí)際需求進(jìn)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(jìn)行三維動(dòng)態(tài)裝配、機構動(dòng)態(tài)模擬、仿真操作等等試用，隨時(shí)改變參數數據，優(yōu)化參數修改樹(shù)脂。這也為撥叉的加工，設立了良好的形象。
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