關(guān)于雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD的研究與分析

程洪偉 廣東省梅州市磁性材料廠

關(guān)于雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD的研究與分析

程洪偉 廣東省梅州市磁性材料廠

雙螺桿塑料擠出機；螺桿參數(shù)化；CAD

前言

單螺桿塑料擠出機是早期塑料生產(chǎn)設(shè)備，也是目前技術(shù)最為成熟的一種設(shè)備，但對當(dāng)前社會而言，其性能改造上升的空間較小，雙螺桿塑料擠出機是業(yè)內(nèi)研究的重點對象。螺桿作為雙螺桿塑料擠出機最核心部件，其參數(shù)設(shè)計好壞對擠出機質(zhì)量與產(chǎn)量具有重大影響，因而對螺桿參數(shù)化CAD進行研究對進一步加快塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高塑料產(chǎn)量就有重要現(xiàn)實意義。

1.雙螺桿塑料擠出機主要螺桿參數(shù)

雙螺桿塑料擠出機與螺桿相關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有螺桿長徑比、螺桿直徑、螺桿中心距、擠出機產(chǎn)量、驅(qū)動電機功率和螺桿轉(zhuǎn)速范圍等。螺桿長徑比指螺桿有螺紋的長度（也稱有效長度）與直徑的比值，它是衡量雙螺桿塑料擠出機性能的一個主要參數(shù)，在一定程度上可以代表雙螺桿塑料擠出機能夠完成的生產(chǎn)任務(wù)量與生產(chǎn)能力大小。螺桿直徑指螺桿的外徑，主要用于度量擠出機生產(chǎn)能力，也是雙螺桿塑料擠出機擁有的一個重要螺桿技術(shù)參數(shù)。不同類型雙螺桿擠出機的螺桿直徑定義不同，對于錐形雙螺桿擠出機而言，現(xiàn)在普遍認(rèn)為小端直徑是螺桿直徑，對于平行雙螺桿擠出機而言，由于兩根螺桿的直徑相同，所以螺桿直徑就是螺桿直徑。螺桿中心距是多螺桿特有的技術(shù)參數(shù)，指兩個螺桿嚙合時中心線之間所產(chǎn)生的距離，對于該參數(shù)的設(shè)計當(dāng)螺桿全嚙合時，中心距也就確定了。擠出機產(chǎn)量，又稱生產(chǎn)能力，指單位時間內(nèi)擠出機最大的擠出量，雙螺桿擠出機的產(chǎn)量主要與長徑比、螺桿直徑、制品種類等有關(guān)。驅(qū)動電機功率是指驅(qū)動雙螺桿塑料擠出機主傳動箱運轉(zhuǎn)的發(fā)電機的額定功率，它也是雙螺桿參數(shù)化CAD設(shè)計的一個主要技術(shù)參數(shù)。螺桿轉(zhuǎn)速范圍至螺桿的最大轉(zhuǎn)速與最小轉(zhuǎn)速所形成的轉(zhuǎn)速范圍，現(xiàn)階段雙螺桿塑料擠出機已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)無極變速。

2.雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化的CAD研究分析

2.1 可行性分析與功能模塊設(shè)計

對于雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD的設(shè)計采用VB6.0作為開發(fā)平臺，該軟件具有強大的圖形處理功能，并提供有一些作圖方法，可以繪制基本的圖形，為復(fù)雜圖形的實現(xiàn)提供了可能，同時還能夠?qū)D形進行設(shè)置與控制。所以從理論層面分析與實踐檢驗都證明這種方法是可行的。雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD主要實現(xiàn)的是雙螺桿的參數(shù)化設(shè)計與CAD制圖，因而其需要具備的功能模塊包括基本參數(shù)輸入模塊、螺桿基本參數(shù)輸入模塊、繪圖模塊和圖形保存打印模塊，繪圖模塊又分為螺桿端面曲線模塊與螺桿參數(shù)化繪圖模塊兩個子功能模塊。實現(xiàn)這幾個功能模塊設(shè)計，基本上就可以實現(xiàn)雙螺桿塑料擠出機的螺桿參數(shù)化CAD。

2.2 螺桿參數(shù)化CAD的實現(xiàn)

雙螺桿擠出機螺桿參數(shù)化CAD的軟件主界面應(yīng)包括菜單欄、工具欄、狀態(tài)欄和一些常用命令按鈕。菜單欄包括文件、螺桿信息、幫助和退出四部分，工具欄由保存、輸入輸出、打印幾項功能組成，狀態(tài)欄主要用于顯示系統(tǒng)日期和當(dāng)前時間，而命令按鈕包括“設(shè)計要求”與“參數(shù)及圖形輸出”兩個。點擊設(shè)計要求按鈕，系統(tǒng)彈出螺桿參數(shù)化設(shè)計要求輸入對話框，對話框由螺桿類型、用途和螺桿直徑三個下拉式組合框、產(chǎn)量文本框以及“確定”和“取消”兩個按鈕構(gòu)成。當(dāng)輸入相應(yīng)要求時，點擊確定系統(tǒng)會判斷輸入的內(nèi)容是否符合實際，如果不符合系統(tǒng)會給出提示信息，并進行重新輸入，如螺桿類型與螺桿直徑不符合，螺桿直徑數(shù)值類型不正確等。

點擊參數(shù)及圖形輸出按鈕，系統(tǒng)會給出提示要求先輸入設(shè)計要求，即只有先輸入設(shè)計要求且輸入全部符合實際，參數(shù)及圖形輸出功能模塊才能正常運行。假設(shè)設(shè)計要求輸入全部符合實際、數(shù)值類型正確，此時點擊參數(shù)及圖形輸出按鈕，系統(tǒng)會彈出螺桿參數(shù)輸出結(jié)果對話框，在該對話框中會將與螺桿參數(shù)相關(guān)的所有參數(shù)全部顯示出來，如螺桿轉(zhuǎn)速、長徑比、驅(qū)動功率、螺距、壓縮段長度、螺紋頭數(shù)等等。同時，下方有圖形輸出與取消兩個按鈕，點擊圖形輸出按鈕會彈出參數(shù)化繪圖對話框，在該對話框中心位置顯示有螺桿參數(shù)化圖形，右邊有繪圖、標(biāo)題欄、端面曲線、修改參數(shù)和退出幾個功能按鈕。點擊繪圖按鈕，系統(tǒng)會彈出繪圖對話框，點擊端面曲線按鈕，會彈出螺桿端面曲線生成對話框，此時可以進行與端面曲線生成的相關(guān)操作，如選取計量段或加料段，參數(shù)輸出包括螺桿內(nèi)徑、外徑等。

經(jīng)測試，本設(shè)計基本能夠?qū)崿F(xiàn)螺桿的參數(shù)化CAD設(shè)計，但由于相關(guān)理論尚不夠成熟，部分參數(shù)還未能實現(xiàn)定量設(shè)計，還存在許多不確定性，如螺距、各段長度等，這表明本設(shè)計在進行軟件測試時誤差是在所難免的?？傮w而言，本文對雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD的設(shè)計還是可以為雙螺桿擠出機的參數(shù)化設(shè)計提供一定借鑒和參考的。

3.總結(jié)

綜上所述，雙螺桿塑料擠出機作為當(dāng)前塑料產(chǎn)業(yè)重要生產(chǎn)設(shè)備之一，是目前國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究的重點對象。從上文對雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD的研究分析中可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代IT技術(shù)是完全可以實現(xiàn)螺桿的參數(shù)化設(shè)計的，而雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD的實現(xiàn)對推動我國塑料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展具有重要影響。

［1］ 張揚.雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD的研究［D］.蘇州大學(xué)，2011.

［2］ 胡志明.基于UG的擠出機螺桿參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的研究［D］.華南理工大學(xué)，2014.

［3］ 胡冬奎.基于相似理論的雙螺桿磨漿機螺桿參數(shù)設(shè)計研究［D］.天津科技大學(xué)，2010.

［4］ 趙偉成，賀建蕓，吳立峰.COM組件在塑料擠出機螺桿CAD參數(shù)化設(shè)計中的應(yīng)用［J］.塑料，2013，01：44-47+16.

［5］ 范盈盈.螺旋嚙合銷釘冷喂料擠出機的設(shè)計研究與三維動態(tài)過程模擬［D］.青島科技大學(xué)，2008.

自塑料誕生以來就迅速在全世界蔓延，不管是產(chǎn)量、種類還是需求量都呈直線式上升，成為近年來增長最快的行業(yè)之一。塑料制品具有成本低廉、便于攜帶、使用年限長、不易破碎等優(yōu)點。雙螺桿塑料擠出機是生產(chǎn)塑料主要設(shè)備之一，隨著塑料加工技術(shù)的不斷成熟，雙螺桿塑料擠出機螺桿參數(shù)化CAD成為新的研究課題，由此本文對主要參數(shù)、螺桿參數(shù)化CAD進行研究分析。