撥叉三維參數化設計與機械加工工藝研究論文
摘要:在實際的生產作業中,如礦山開採、汽車、機牀加工等領域中,自動化生產已經被廣泛使用。而對於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,也利於後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,分析了後期相關機械加工工藝,希望能起到一定的借鑑作用。
關鍵詞:撥叉;參數化;機械加工
工藝撥叉一般應用於礦業開採中的機械設備、汽車傳動設備、機牀加工設備等領域。在汽車中,撥叉位於變速箱上,通過其撥動齒輪,能改變相應的轉速比。在機牀加工中,如車牀、銑牀、鑽牀等設備中,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,都有着巨大的影響。撥叉的工作環境,決定了其加工的精準度的要求,不僅耐磨,還要抗衝擊,有足夠的硬度強度。由於撥叉零件之間有較大的形態差異,結構上對於工藝的要求較高,不合格的撥叉在使用中一旦出現問題,將會造成嚴重的後果。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,然後按照不同工作要求,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,實現了後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、加強肋的製作和打孔五個步驟。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,隨後進入拉伸頁。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,當撥叉的設計好之後,再根據加工需求,修改參數,並點擊“再生”選項即可。拉伸後,撥叉的左端要倒圓,大端放到圓後即可;進行小段試題的拉伸,同樣是“拉伸”,選用front平面。進到拉伸頁面後,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,並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製;對於中間連接板的拉伸,與上面的一樣,進入拉伸頁。也是隻作一條水平輔助中心線,隨後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。這裏要注意,這條連接的直線小端的外圓相切,點擊“剪切”選項,完善封閉曲線的繪製;加強肋的繪製上,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,並點擊“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是三維參數化設計後做出的撥叉實體圖。
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。對於一些使用環境惡劣,使用要求特別是耐磨耐衝擊上的要去,在撥叉的材料使用上,由於應用於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。對於撥叉的機械加工,在工藝流程上為:鍛造、檢測、正火、劃線、銑、鑽、銑、擴、淬火併回火處理、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,一般使用鑽、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、鑽刀)、夾具(虎鉗、專用夾具)、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。
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