拨叉三维参数化设计与机械加工工艺研究

2019-08-29 版权声明 举报文章

摘要:在实际的生产作业中,如矿山开采、汽车、机床加工等领域中,自动化生产已经被广泛使用。而对于这些生产中的关键零部件拨叉而言,精准的参数设定十分重要。我们通过Pro/Engi⁃neer操作软件,实现针对拨叉三维参数化的设定,这就使设计过程更加简便高校,也利于后期的看看机械加工等其他程序的参数设定。本文讨论了Pro/Engineer操作软件下的拨叉三维参数化设计、修改,分析了后期相关机械加工工艺,希望能起到一定的借鉴作用。

关键词:拨叉;参数化;机械加工

工艺拨叉一般应用于矿业开采中的机械设备、汽车传动设备、机床加工设备等领域。在汽车中,拨叉位于变速箱上,通过其拨动齿轮,能改变相应的转速比。在机床加工中,如车床、铣床、钻床等设备中,拨叉拨动齿轮,该变传动比,实现变速。而拨叉零件的加工,特别是参数的设计上,对传动装置,包括性能、运行等方面,都有着巨大的影响。拨叉的工作环境,决定了其加工的精准度的要求,不仅耐磨,还要抗冲击,有足够的硬度强度。由于拨叉零件之间有较大的形态差异,结构上对于工艺的要求较高,不合格的拨叉在使用中一旦出现问题,将会造成严重的后果。拨叉零件的加工,在材料的选择、参数化的设计、结构和加工工艺等步骤,严格要求,才能生产出合格的拨叉。

一、拨叉三维参数化设计的探讨

虽然不同设备中的拨叉结构不同,但是其工作原理是相同的,在讨论拨叉三维参数化设计中,设计一个通用拨叉的参数,然后按照不同工作要求,不同设备环境,不同使用要求,进行参数上的调整。如在拨环的配合中,与或双联齿轮、三联齿轮的关联使用中等等。通过三维参数化的设计和修改,实现了后期动态装配等环节更加便捷的目的。在设计拨叉中,使用的是美国参数技术(PTC)的公司的Pro/Engineer操作软件,即Pro/E,该软件是CAD/CAM/CAE一体化设计的软件。拨叉的参数化设计,一般为大端实体的拉伸、小端实体的拉伸、中间连接板的拉伸、加强肋的制作和打孔五个步骤。具体操作如下:进入Pro/E设计软件,在设置工作目录中找到“目标文件夹”选项,点击“新建零件”。在零件设计的操作页中,找到“拉伸”的选项,平面选用front平面,随后进入拉伸页。在拉伸页面中,作两条辅助中心线,根据拨叉的设计需求参数,画出拨叉大端实体的拉伸草图、数值设置可以先预填一个,当拨叉的设计好之后,再根据加工需求,修改参数,并点击“再生”选项即可。拉伸后,拨叉的左端要倒圆,大端放到圆后即可;进行小段试题的拉伸,同样是“拉伸”,选用front平面。进到拉伸页面后,作一条水平辅助中心线,画出一个大端圆弧,画出圆弧的垂直中心线,并在小端画出垂直中心线两条线之间的距离设定为预定值100mm。根据拨叉的设计需求参数,完成拨叉小端草图的绘制;对于中间连接板的拉伸,与上面的一样,进入拉伸页。也是只作一条水平辅助中心线,随后画出大端圆弧和小端圆弧,在“图标”中,找到点“创建图元”,就可以画出大端圆弧线和小端圆弧线了。这时要作两条和中心线距离相等的辅助中心线,从大端的连接线起点到中心线之间的的距离要设好,连接大端圆弧和小端圆弧。这里要注意,这条连接的直线小端的外圆相切,点击“剪切”选项,完善封闭曲线的绘制;加强肋的绘制上,要点击图标“肋工具”,平面选取为Top平面,接下来的步骤与上文相同,画出大端外圆和小端外圆,话二者之间的一条直线。根据要求,设置正确参数,并点击“确定”;在打孔的时候,有两种方法,即点击“拉伸”,或找到“孔工具”,按照需要打即可。孔将图中需要的孔作出。图1是三维参数化设计后做出的拨叉实体图。

二、拨叉机械加工工艺的分析

在上文中,拨叉的三维参数化设计,满足了不同需求、不同参数的动态修改设定,但是在实际的机械加工中,还是要参考拨叉零件的使用参数和使用情况,进行动态修改。对于一些使用环境恶劣,使用要求特别是耐磨耐冲击上的要去,在拨叉的材料使用上,由于应用于煤矿机械和矿山机械等场合,工作负荷大,因此这类拨叉零件在材料的选择上一般使用40Cr或45钢。对于拨叉的机械加工,在工艺流程上为:锻造、检测、正火、划线、铣、钻、铣、扩、淬火并回火处理、校验、磨削清洗、检验。在这十四项处理工序外,还要注意拨叉的加工面,定位孔和拨叉口的加工。机械加工的过程,包括了粗加工过程、半精加工过程和精加工过程。拨叉的安装要注意定位孔的位置,一般使用钻、扩、铰、精镗等方法。为了保证拨叉机械加工的的精确性,拨叉口会在磨削前进行粗铣、精铣,淬火的工序。机械加工中,要对加工的设备、加工使用到的其他设备,如刀具(铣刀、钻刀)、夹具(虎钳、专用夹具)、量具等做好选取工作。

拨叉的三维参数化设计,使得拨叉在参数的设定上,根据实际需求进行修改,大大提升了设计效率,降低了资本投入。在已有的模板上,进行三维动态装配、机构动态模拟、仿真操作等等试用,随时改变参数数据,优化参数修改树脂。这也为拨叉的加工,设立了良好的形象。

作者:盛银柱 单位:云南东源煤电有限公司一平浪煤矿

参考文献:

[1]贾颖莲,何世松.Pro/EWildfire3.0在凸轮机构优化设计与运动仿真中的应用[J].煤矿机械,2009(07).

[2]夏致斌.20CrNiMo钢拨叉热处理工艺试验[J].金属热处理,2011(10).

[3]机械加工工艺手册编辑委员会.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,1992.

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