拨叉三维参数化设计与机械加工工艺研究

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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：

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[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.