同向雙螺桿的組裝

葉峰

（杭州中策富陽工廠，浙江 杭州 311404）

同向雙螺桿的組裝

葉峰

（杭州中策富陽工廠，浙江 杭州 311404）

同向雙螺桿的螺桿是組合式的，通過實踐中的分析，提出新的組裝工藝，達到對裝配效率和裝配質量的提高。關鍵詞：預緊力；相位；檢測

雙螺桿擠出機的螺桿由于采用積木式的組合結構在塑料機械領域里有著廣泛的用途，其螺桿各元件的材質選用隨加工不同配方的小料有著不同的選用，以適應小料的不同要求，這對組裝螺桿也提出了新的課題。

組裝螺桿的元件通過改變其長度、螺距、溝槽深度、螺旋角、頭數(shù)等尺寸，來完成對物料的剪切，摩擦，以實現(xiàn)對物料的加工特性的改變。

同向雙螺桿在擠出機中是用減速電機驅動的。電動機通過聯(lián)軸器帶動減速機運轉，減速機輸出軸與螺桿尾部相連接，完成螺桿在機筒中的同向旋轉運動。同向雙螺桿通常是積木式組合結構，組裝工序主要包括芯軸校直、花鍵手工修形、螺旋元件組對選擇、螺旋角選向、螺桿的預緊組裝、模擬運動校驗、螺桿與減速機連接，盤車校驗等。其中，螺桿安裝的正確與否嚴重的影響到螺桿的質量和使用壽命，甚至影響擠出制品的質量。

1 芯軸的校直

雙螺桿的結構通常為積木式的組合型結構，就是用一個花鍵芯軸把各種形式的螺旋元件通過花鍵串聯(lián)組合到一起構成一個完整螺桿。在這里芯軸的直線度是決定螺桿直線度的關鍵一環(huán)。而芯軸在組裝前經(jīng)歷了冷加工、熱加工、穩(wěn)定處理，對合金鋼還有的做固溶處理等多道工序，達到組裝工序時經(jīng)常會因為轉序放置不當而產(chǎn)生了彎曲變形。最為嚴重的是有的細長型芯軸采用接長結構，這就對組裝提出了更為嚴格的要求。墊起芯軸的兩端，用千分表找出最大彎曲點，然后偏轉不超過15°，把鋼壓板按圖示位置壓住，注意在凡是能損傷芯軸的部位用銅皮襯上。擰動絲桿上的螺母，是千分表指針回到0位，保持3～4 h。然后再轉到對稱的位置上按上述方法進行操作，反復幾次就可是芯軸回復到原有的加工精度。

圖1 芯軸的校直

圖2 人工在芯軸上往復推移螺旋元件

2 花鍵手工修形

積木式螺桿的芯軸大部分為漸開線花鍵的形式，加工時采用成型的刀具。由于芯軸長度過長一般采用分度法加工，由于沒采用展成法加工齒形對于另一件的內齒間的嚙合就不能保持一致性，不能達到互換組裝。手工修形是為了達到嚙合一致、元件互換所采取的技術手段。

具體做法如下，由于螺旋元件的內齒是用拉刀一次加工成形的，或用線切割加工成形的，其齒形的形狀尺寸應該是完全一致的。首先在芯軸圓的齒形表面上全面、均勻的涂抹一薄層

對于轉序放置不當而產(chǎn)生了彎曲變形，我們通常采用滾動分區(qū)檢測緊固壓板校直的方法以保護花鍵齒形的精度。具體操作方法見圖1。圖中A為最大彎曲點。

首先把芯軸放到平臺上用兩件等高V形鐵樟丹紅，再任選一個螺旋元件與芯軸進行試裝，開始需進行輕度的敲擊，把螺旋元件穿到芯軸上。全部穿上后再反向敲擊使螺旋元件滑出芯軸。觀察齒形表面的著色狀況，用角磨機把高點磨削下去，然后再涂刷把螺旋元件穿到芯軸上，用人工推移螺旋元件在芯軸上往復移動，見圖2芯軸的校直。直到螺旋元件在輕微敲擊的狀態(tài)下能夠在特定長度范圍內順利的在芯軸上滑移再換另外任意一件螺旋元件進行滑移檢驗。這一段修磨完成后再移到下一段長度，按上述方法進行操作直到完成全長的修磨。

這個環(huán)節(jié)的操作中第一點要求具有豐富的鉗工的判斷經(jīng)驗、高超的研磨技術和手感。豐富的鉗工的判斷經(jīng)驗才能判斷出高點的位置和誤差值，高超的研磨技術能夠對高點進行完美的磨削，手感就是在往復推移螺旋元件的過程中能夠憑著手感就能判斷出還有哪些位置沒有達到要求。

3 螺旋元件組對選擇

積木式螺桿的主要優(yōu)點就是能對螺旋元件選擇組合以改變螺桿的特性。這類螺旋元件一般有以下分類：螺旋塊元件、嚙合塊元件、轉子元件、花盤元件。

螺旋塊元件通常按螺旋角和螺槽深度分類，在螺桿喂料段區(qū)間一般是采用深螺槽、配以較大的螺旋升角的螺旋塊元件。中段的螺旋升角較小，螺桿頭部一般螺槽較淺、螺旋升角最小。組裝時按照這個原則尋找零件能節(jié)省大量的輔助時間。另一方面是螺旋角的起始和終結的相位，螺旋塊元件的正確組裝是決定其在螺桿嚙合旋轉的充分必要條件，這一點非常重要。

嚙合塊元件是積木式螺桿，尤其是強調嚙合功能的螺桿嚙合塊元件的配合是極為重要的，組裝前一定要確定好嚙合的相位，避免轉動嚙合的干涉。螺旋元件的排列、組合在實際使用過程中，是需要變換調整的，在變換加工的物料品種時就需要通過改變其螺旋元件的組合來適應所加工物料的特性，從而獲得高質量的制品。

4 螺旋頭數(shù)選擇

螺旋頭數(shù)選向是關乎組裝螺桿的正確性的關鍵所在，在整個機組的安裝中，最為重要的部分。因為在雙螺桿擠出機由同向和異向之分，在組裝螺旋塊元件時應格外注意。尤其是以下幾點，①螺旋方向；②螺旋起始相位；③螺旋塊的長度變更；④螺旋頭數(shù)變化。

在組裝轉子元件時除注意上述幾項外，還要注意轉子與螺旋起點的相互之間的關系。防止產(chǎn)生相位差，造成對物料溫升的影響。

組裝嚙合塊元件，花盤元件時同樣也需要注意以上各項。

螺桿的元件通過改變長度、螺距、溝槽深度、螺旋角、頭數(shù)等尺寸，來完成對物料的剪切、摩擦，以實現(xiàn)對物料的改性（增大或減小剪切熱，摩擦熱）。我到燕山石化塑料研究所對104雙螺桿擠出機組服務時發(fā)現(xiàn)，從機頭出來的物料溫度偏高，對生產(chǎn)造成一定的影響，加工物料的產(chǎn)量達不到設備的設計要求，用常規(guī)的水溫控制裝置來降溫效果不理想。在現(xiàn)場提出重組方案（最重要的是對物料剪切熱的降低），重新組裝螺桿，重組后的螺桿在實際生產(chǎn)中，對物料溫度的控制得到大幅度改善。

5 螺桿的預緊組裝

由芯軸和正確組裝了各種螺旋塊、嚙合塊、轉子、花盤類等元件的組合螺桿的最后一步是如何消除這些元件的端面間隙，這是一個重要的課題。在這個環(huán)節(jié)上一般使用專用工裝對螺桿和螺旋塊進行預緊，見圖3螺桿的預緊。預緊裝置由：壓板、連桿、液壓缸、內螺母等組成。其操作如下：首先把內螺母擰到螺桿頭上，把各個元件按圖示狀態(tài)組裝連接。把預緊液壓站（見圖4）連到螺桿預緊裝置中的液壓缸的A、B油口上。確認A口接到液壓缸的無桿腔，B口接到液壓缸的有桿腔。啟動液壓泵，調整調壓閥到圖紙要求的壓力值。搬動三位四通手動閥的手柄到A位，使壓力達到要求的壓力值，擰動內螺母靠緊螺旋元件的端面上，如圖3所示。然后停泵保壓30 min，觀察壓力變化，如果有壓力下降則繼續(xù)加壓，到要求的壓力值，再次擰緊內螺母，然后再次停泵保壓30 min。這樣反復操作3～5次直到壓力值穩(wěn)定不變，兩根相嚙合的螺桿的預緊力應達到一致。

拆下液壓缸和預緊裝置，擰上外螺母，觀察螺母的端面與螺旋元件的端面能否靠緊，根據(jù)實際情況對外螺母的端面進行配研，直到兩端面靠緊為止。

圖3 螺桿的預緊

圖4 預緊液壓系統(tǒng)

圖5 模擬運動校驗

6 模擬運動校驗

螺桿組裝后還需做干涉檢驗，組裝過程中有許多因素都會導致螺桿出現(xiàn)干涉的現(xiàn)象。首先是每個螺旋元件的相位，如果組裝第一個螺旋元件時相位偏差了一個花鍵齒，就會導致以后的螺旋元件都會產(chǎn)生偏移，最終會引起相位偏差導致螺桿干涉。另一種是組裝轉子、嚙合塊、花盤等時，由于這些元件與前后的元件沒有外形的關聯(lián)，非常容易裝錯，而且這些錯誤引起的偏差用肉眼是很難分辨的。這就需要對螺桿進行干涉檢測，干涉檢測需要專門工裝才能完成。見圖5。

（1）檢測支座

檢測支座，是干涉檢測的重要工裝，在制作這個工裝時必須考慮到螺桿的尺寸誤差對干涉產(chǎn)生的影響，工裝的中心距公差太小，會產(chǎn)生螺棱與螺槽底徑產(chǎn)生干涉。工裝的中心距公差太大，檢測不出干涉效果。

（2）相位校驗模板

相位校驗模板，是用于對螺桿的基準相位進行校驗的專用工具，在模板的基準相位上注有0字樣的標志。在螺桿用檢測支座夾好后，把相位校驗模板裝到螺桿的尾部，0字樣的位置與螺桿上的0字樣的相位重合證明螺桿組裝是正確的，否則為錯誤的，這個錯誤的產(chǎn)生有多種原因，需逐步分析、排除，直至達到基準重合為止。

（3）螺桿模擬運動校驗

在前兩項完成后螺桿就被裝到了工裝上，這時退下相位校驗模板，就可以用人工按照螺桿的實際旋轉方向同步緩慢盤動螺桿，每轉過30°停一下，用塞尺檢測螺桿之間，螺棱之間的各個間隙是否均勻，轉動過程中同時仔細傾聽螺桿之間是否有摩擦、撞擊等異常的聲音，當順利的轉過大于360°后就證明螺桿組裝完好。反之就需查找產(chǎn)生干涉的原因，然后進行拆開重組，再試裝并檢測干涉，最終達到?jīng)]有干涉現(xiàn)象和相關的技術要求。

7 螺桿與減速機連接

螺桿與減速機連接是把螺桿安裝到驅動減速機上的關鍵一步，擠出機能否運轉順利，完全看這個連接的正確與否。螺桿與減速機連接裝置，見圖6。

圖6 螺桿與減速機連接

在螺桿與減速機連接之前，需先做好螺桿定位，首先把螺桿裝到機筒內。先將螺桿尾部端面靠近減速機的輸出軸的端面上，再用手盤螺桿的方式檢查螺桿的位置準確，然后測量兩個工件的端面間距，確定調整墊的厚度尺寸并用螺釘固定好。

上述工作完成后，再次脫開螺桿，把圖6中構成的連接裝置裝到減速機輸出軸一端。這里后鎖緊螺母的螺紋旋向與螺桿的旋向是一致的，前鎖緊螺母的螺紋旋向與之相反。通過旋動后鎖緊螺母就可把壓緊環(huán)、減速機輸出軸與連接套緊緊的連接到一起。在安裝連接裝置之前要確認減速機輸出軸的相位是否是0相位，再把螺桿的0相位與之對應，連接無誤后擰緊前鎖緊螺。螺桿與減速機連接工作就完成了。

8 盤車校驗

盤車校驗是對螺桿組裝正確與否，直線度是否達標的一個檢驗，見圖7。

圖7 盤車校驗

首先把電機和減速機脫開并移走電機，先把機筒與減速機的殼體連接并固定到底座上，然后把螺桿與減速機輸出軸用連接裝置組裝在一起，再把半聯(lián)軸器裝到減速機的輸入軸上。最后從機筒的加料口A處，加入1～5 L不等的潤滑油，加油量視螺桿尺寸大小來決定。

在前面的工作完成之后，用人力慢慢盤動半聯(lián)軸器使螺桿按要求方向轉動，一邊轉動一邊觀察和傾聽是否有螺桿之間或螺桿與機筒之間有摩擦、撞擊等異常的聲音。如果有異常的聲音出現(xiàn)就要視發(fā)出異常聲響的部位進行判斷、排除直到消除異響。

9 結束語

螺桿的正確組裝在整個機組的安裝中，占有較重要的部分。螺桿的組合在實際使用過程中，通過改變其組合，來達到對物料的改性，從而獲得所需的制品。通過在安裝和到用戶調試過程中，總結幾點個人心得：

（1）螺桿是由芯軸和各種螺旋元件、嚙合塊、轉子、花盤類等元件組合而成。螺桿的正確組裝是決定其在機筒內正常旋轉的必要條件。

（2）各種元件與芯軸的安裝一定要按照相位安裝，通過把芯軸的相位起始點引到芯軸末端，這樣在安裝螺桿元件時，相位對正簡單可靠。如果元件與芯軸相位發(fā)生偏差，會造成螺桿之間的嚙合間隙改變，發(fā)生卡死現(xiàn)象。

（3）螺桿元件的材質選用（材質的選用，為什么，適用場合，比如：混合物料中加濃硫酸，生產(chǎn)制品用于醫(yī)療制品時）會增加組裝辨識的難度。

（4）組裝螺桿的元件通過改變長度、螺距、溝槽深度、螺旋角、頭數(shù)、尺寸等，改變對物料的剪切、摩擦效果（提高或降低剪切熱、摩擦熱），以實現(xiàn)對物料的改性。

在燕山石化塑料研究所調試104雙螺桿擠出機組時我深有體會，調試過程中出現(xiàn)了這樣一個現(xiàn)象：從機頭出來的物料溫度偏高，對生產(chǎn)造成一定的影響，加工的物料產(chǎn)量達不到設備的設計要求。我們臨時增加了水溫控制裝置來提高降溫效果，結果溫度降幅不大，達不到預期效果。我們又在現(xiàn)場拆下螺桿，對螺桿上的螺旋元件排列進行了分析，發(fā)現(xiàn)元件的排列有產(chǎn)生高剪切的現(xiàn)象，導致高熱量的產(chǎn)生。于是決定改變螺旋元件排列順序，來降低螺桿運行時對物料產(chǎn)生的剪切熱。按照重排的方案重新組裝了螺桿，重組后的螺桿在實際生產(chǎn)中，加工的物料溫度的降幅明顯，制品質量得到有效的改善。

［1］ 張能武，李樹軍. 模具技術實用手冊. 安徽科學技術出版社，2009.2.

［2］ 塑料機械標準匯編. 全國橡膠塑料機械標準化技術委員會，塑料機械標準化分技術委員會. 1992.5.

（XS-04）

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葉峰（1977-），男，副主任工程師，畢業(yè)于浙江科技學院機械設計制造及自動化專業(yè)，工學學士，主要從事設備技術管理創(chuàng)新工作。

2014-11-05