真空擠壓成型機(jī)螺旋的常用生產(chǎn)制造方式

摘 要：介紹了真空擠壓成型機(jī)螺旋的常用生產(chǎn)制造方式——鑄造成型螺旋面和冷拉成型螺旋面，并詳細(xì)論述了鑄造成型螺旋面和冷拉成型螺旋面各自的生產(chǎn)制造及其工藝流程等。

關(guān)健詞：螺旋；生產(chǎn)制造方式；鑄造成型螺旋面；冷拉成型螺旋面

1 前言

真空擠壓成型機(jī)是陶瓷輥棒、蜂窩陶瓷、劈開(kāi)磚（也稱(chēng)劈離磚或劈裂磚）、陶土板（也稱(chēng)干掛陶板或陶板）及窯爐墊板（俗稱(chēng)中空棚板）等制品塑性擠壓成型的關(guān)鍵設(shè)備。真空擠壓成型機(jī)按擠壓成型坯體的輸出方位可大致區(qū)分為臥式真空擠壓成型機(jī)和立式真空擠壓成型機(jī)，但因立式真空擠壓成型機(jī)輸出的坯體傳送困難等原因，所以在陶瓷制品的生產(chǎn)過(guò)程中，通常僅采用臥式真空擠壓成型機(jī)。臥式真空擠壓成型機(jī)（通常簡(jiǎn)稱(chēng)真空擠壓成型機(jī)，除非另有說(shuō)明）按螺旋（也稱(chēng)螺旋葉或絞刀或螺旋絞刀）軸的多少又可分為單軸（攪泥螺旋和擠泥螺旋依次安裝于同一軸上）真空擠壓成型機(jī)、雙軸（上軸為攪泥螺旋軸、下軸為擠泥螺旋軸）真空擠壓成型機(jī)、三軸（上部攪泥部分為兩根攪泥螺旋軸、下軸為擠泥螺旋軸）真空擠壓成型機(jī)。雖然真空擠壓成型機(jī)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但所使用的螺旋仍是真空擠壓成型機(jī)的關(guān)鍵零部件。并在三相異步電動(dòng)機(jī)、三角膠帶及減速器等作用下， 驅(qū)動(dòng)螺旋實(shí)現(xiàn)繞定軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，迫使加入螺旋槽中的泥料獲得破碎、攪拌、揉捏、混合均勻、擠壓緊密及輸送等作用，從而獲得物料分布趨于均勻、結(jié)構(gòu)致密、含水率較低、可塑性得到大幅度提高，表面平整光潔且具有預(yù)定截面形狀尺寸的坯體泥條，坯體泥條按預(yù)定尺寸切斷后成為高性能的優(yōu)質(zhì)陶瓷坯體。由此可見(jiàn)，真空擠壓成型機(jī)螺旋的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量嚴(yán)重影響真空擠壓成型機(jī)的工作性能、坯體質(zhì)量及產(chǎn)品質(zhì)量。所以說(shuō)，積極研究和探討真空擠壓成型機(jī)螺旋的常用生產(chǎn)制造方式，合理地設(shè)計(jì)制造真空擠壓成型機(jī)的螺旋及其相關(guān)零部件，并努力提高螺旋的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，對(duì)提高真空擠壓成型機(jī)的工作性能、坯體質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等具有非常重要的意義。

2 螺旋的常用生產(chǎn)制造方式

目前，真空擠壓成型機(jī)所采用的螺旋按其螺旋面的制造方式可大致區(qū)分為鑄造成型螺旋面、冷拉成型螺旋面和鍛壓成型螺旋面三種生產(chǎn)制造方式。在鑄造成型螺旋面的生產(chǎn)過(guò)程中，螺旋面與螺旋軸轂同時(shí)鑄造成型（鑄造螺旋毛坯），經(jīng)消除殘余鑄造應(yīng)力退火處理后，再經(jīng)金屬切削加工及人工打磨拋光螺旋工作面即可。而采用冷拉成型螺旋面和鍛壓成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式時(shí)，螺旋面成型后需與軸轂焊接成一整體（焊接式螺旋毛坯），經(jīng)去除殘余焊接應(yīng)力退火處理后，最后經(jīng)金屬切削加工及人工打磨拋光焊縫表面即可。當(dāng)螺旋葉片（螺旋面）的厚度尺寸較大（如：大于12 mm）時(shí)，顯然采用冷拉成型螺旋面的生產(chǎn)方式制造真空擠壓成型的螺旋是比較困難的，此時(shí)可考慮采用鍛壓成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式。事實(shí)上，鍛壓成型螺旋面的生產(chǎn)方式與冷拉成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式基本相同，只是鍛壓成型螺旋面（模鍛成型）取代了冷拉成型螺旋面而已。雖然鍛壓成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式具有螺旋表面平整光潔、強(qiáng)度較好及耐磨性能也較好等優(yōu)點(diǎn)，但由于模鍛成型螺旋面的生產(chǎn)制造過(guò)程中，采用的模具費(fèi)用高昂，并且能耗高及噪聲大，環(huán)境保護(hù)效果差，顯然其生產(chǎn)成本也較高。因此，實(shí)踐生產(chǎn)中很少應(yīng)用鍛壓成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式。 所以說(shuō)，陶瓷制品及磚瓦墻材制品等生產(chǎn)實(shí)踐中，真空擠壓成型機(jī)所采用的螺旋通常采用鑄造成型螺旋面和冷拉成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式。

3 鑄造成型螺旋面

鑄造成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式是目前國(guó)內(nèi)外真空擠壓成型機(jī)設(shè)計(jì)制造真空擠壓成型機(jī)螺旋最常用的生產(chǎn)制造方式。按螺旋材質(zhì)的差異可區(qū)分為鑄鋼螺旋或鑄不銹鋼螺旋，按其結(jié)構(gòu)形式的差異也可分為整體式鑄造成型螺旋（如圖1所示）和剖分式鑄造成型螺旋（如圖2所示）。整體式鑄造成型螺旋可廣泛應(yīng)用于真空擠壓成型機(jī)的攪泥螺旋、擠泥螺旋及螺旋推進(jìn)器。而剖分式鑄造螺旋通常僅適用于攪泥螺旋采用，如三軸真空擠壓成型機(jī)上部的兩攪泥螺旋及雙軸（兩軸）真空擠壓成型機(jī)上部攪泥螺旋末端的圓錐螺旋（也稱(chēng)錐螺旋）。同時(shí)，按螺旋鑄造工藝的差異，鑄造成型螺旋面還可大致區(qū)分為砂型鑄造成型螺旋和精密鑄造成型螺旋等。

3.1砂型鑄造

砂型鑄造就是采用砂型生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。由于砂型鑄造的造型材料來(lái)源廣價(jià)格低廉，且砂型制作工藝簡(jiǎn)便，適用鑄件的單件生產(chǎn)、批量生產(chǎn)及大量生產(chǎn)等各種方式，長(zhǎng)期以來(lái)，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。制造砂型的基本原料是鑄造砂和型砂粘接劑，最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂（俗稱(chēng)硅砂），當(dāng)硅砂的高溫性能不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)則采用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。為了使制成的砂型和型芯具有一定的強(qiáng)度，以便在搬運(yùn)、合型及澆注液態(tài)金屬時(shí)不致變形或損壞，一般要在鑄造砂中加入粘接劑，將松散的砂粒粘接起來(lái)成為型砂。目前，廣泛應(yīng)用的型砂粘接劑主要是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹(shù)脂等型砂粘接劑。砂型鑄造中的外砂型按型砂所用粘接劑及其建立強(qiáng)度的方式不同可分為：粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂三種形式。

粘土濕砂型鑄造就是采用粘土和適量的水制成的型砂粘接劑后制造型砂，制成砂型后直接在濕態(tài)下合型后澆注。濕砂的強(qiáng)度取決于粘土和水按一定比例制成的粘土漿，型砂一經(jīng)混好后，就具有適宜的強(qiáng)度，經(jīng)舂實(shí)制成砂型后，即可滿(mǎn)足合型和澆注的要求。砂型鑄造一般由外砂型和型芯組成，通常采用型砂制作鑄型的外砂型，芯砂制作鑄型的型芯。為了提高鑄件的表面質(zhì)量，常在外砂型和型芯表面均勻涂刷一層耐火涂料，干燥合型后，即可澆注。雖然粘土濕砂型鑄造的鑄件價(jià)格低廉，但所得鑄件的形狀位置及尺寸精度差，表面平整度差且粗糙，易產(chǎn)生沖砂、夾砂、縮松和氣孔等鑄造缺陷。

因此，對(duì)于質(zhì)量要求較高的鑄鋼件和中大型鑄鐵件，一般采用粘土干砂型鑄造。粘土干砂型采用的型砂，其濕態(tài)水分略高于粘土濕型砂，砂型制好后，同樣型腔表面需均勻涂刷一層耐火涂料，再送進(jìn)加熱爐中烘干，待冷卻后才可合型澆注。但烘干粘土砂型所需時(shí)間較長(zhǎng)，需耗用較多的燃料，且砂型在烘干過(guò)程中易產(chǎn)生變形而影響鑄件精度。endprint

化學(xué)硬化砂型所用型砂稱(chēng)為化學(xué)硬化砂，其粘接劑一般是在硬化劑的作用下發(fā)生分子聚合反應(yīng)而形成立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，常用結(jié)合劑有各種合成樹(shù)脂和水玻璃。

實(shí)踐生產(chǎn)中，為確保鑄件質(zhì)量，砂型鑄造中型芯通常為干態(tài)型芯，根據(jù)型芯采用粘接劑的差異，型芯可分為粘土型芯、油砂芯、樹(shù)脂砂芯和水玻璃砂芯。粘土型芯適用于制作簡(jiǎn)單的型芯。用干性油或半干性油作粘接劑的芯砂制作型芯，應(yīng)用范圍較廣，因?yàn)橛皖?lèi)粘接劑的粘度低，混好的芯砂流動(dòng)性好，制型芯時(shí)易舂實(shí)。但剛制成的型芯強(qiáng)度較低、通常需用仿形托板承接，然后在200 ～ 300 ℃的加熱爐內(nèi)烘烤數(shù)小時(shí)，通過(guò)空氣將油類(lèi)物質(zhì)氧化后使其硬化。這種造芯法的缺點(diǎn)是，型芯在脫模、搬運(yùn)及烘烤過(guò)程中易變形，導(dǎo)致鑄件精度低；同時(shí)，烘烤時(shí)間較長(zhǎng)，耗能多。采用樹(shù)脂制造的各種型芯稱(chēng)為樹(shù)脂砂芯，型芯在芯盒內(nèi)硬化后再將其取出，能確保型芯的形狀和尺寸精度。采用水玻璃作粘接劑的砂芯可細(xì)分為以下幾種：水玻璃CO2法、酯硬化水玻璃自硬法、水玻璃甲酸甲酯冷芯盒法。

總之，砂型鑄造與其他鑄造方式相比，具有成本低廉、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單及生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。因此，通常優(yōu)先采用粘土濕砂型工藝生產(chǎn)鑄件，只有當(dāng)粘土濕砂工藝不能滿(mǎn)足要求時(shí)，才考慮采用粘土干砂型或其它砂型（樹(shù)脂砂型或水玻璃砂型等）生產(chǎn)鑄件。采用粘土濕砂型方式生產(chǎn)的鑄件重量可從幾千克至幾十千克，而采用粘土干砂型方式鑄造的鑄件重量可重達(dá)幾十噸，所以說(shuō)，砂型鑄造是真空擠壓成型機(jī)鑄鋼螺旋和鑄不銹鋼螺旋常用的生產(chǎn)方式，它主要包括以下生產(chǎn)過(guò)程：鑄造工藝圖的繪制 → 制作模樣（造型模具及芯具） → 模樣檢驗(yàn) → 造型、制芯及合型 → 熔煉 → 澆注 → 清理 → 消除殘余鑄造應(yīng)力退火處理 → 檢驗(yàn) → 入庫(kù)。

（1）鑄造工藝圖的繪制

根據(jù)真空擠壓成型機(jī)螺旋的工程圖，考慮其結(jié)構(gòu)尺寸的大小、材質(zhì)（鑄鋼或鑄不銹鋼）的收縮率、加工表面的形狀位置精度、尺寸精度及表面粗糙度等設(shè)計(jì)鑄件圖，其中包括：確定各加工面預(yù)留的加工余量、鑄造模樣（造型模具及芯具）的繪圖、分型面的確定、澆口、冒口的尺寸大小及其位置的確定以及是否設(shè)置冷鐵等。

（2）制作模樣

按照鑄造模樣圖（造型模具及芯具），通常采用結(jié)構(gòu)致密已充分干燥的木材制作模樣（實(shí)樣模或刮板，對(duì)于螺旋，適宜制作實(shí)樣模）。為了提高模樣的使用壽命，也可制成金屬實(shí)樣模，如：鋁模具及鋁芯具。

（3）造型、制芯及合型

按造型方法分為手工造型和機(jī)器造型；按造型采用的模樣分為實(shí)樣模造型和刮板造型；按造型所處的地點(diǎn)分為有砂箱造型和地面造型；按砂型是否烘干分為濕型和干型?？紤]到真空擠壓成型機(jī)螺旋的材質(zhì)機(jī)器結(jié)構(gòu)尺寸，目前普遍采用手工砂箱造實(shí)樣模造型，并制作好澆口和冒口及配置冷鐵等，澆注后獲得鑄件。

（4）熔煉

將固態(tài)的金屬爐料熔成一定成分和溫度的液態(tài)合金的工序稱(chēng)為熔煉。熔煉鑄鐵通常采用沖天爐，熔煉鑄鋼和鑄不銹鋼普遍采用電爐，熔煉有色金屬（如：銅、鋁等）一般采用坩堝爐。熔煉工作中，應(yīng)嚴(yán)格控制金屬液的成分和溫度，否則，將造成大量廢品。

（5）澆注

以適宜的溫度和速度，將符合要求的高溫金屬液澆入砂型中的工序稱(chēng)為澆注。澆注時(shí)，澆包要靠近澆口，不要太高，否則金屬液會(huì)從澆口濺出來(lái)，浪費(fèi)材料及造成傷人事故等。應(yīng)使?jié)部诒３肿M(mǎn)狀態(tài)，以免熔渣等進(jìn)入鑄型中，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生夾渣缺陷等。澆注前，操作人員應(yīng)穿戴好防護(hù)用具，與高溫金屬液接觸的器具應(yīng)預(yù)熱烘烤，以免水分侵入造成高溫金屬液的飛濺傷人等。

（6）清理

清理（俗稱(chēng)清砂）就是清除鑄件上的澆口、冒口和表面粘砂等。鑄鐵件的澆口、冒口可采用鐵錘猛烈敲擊使其脆性斷裂等去除方法；鑄鋼件的澆口、冒口常采用氧炔焰切割去除法；不銹鋼鑄件的澆口、冒口常采用等離子弧切割去除法；有色金屬鑄件的澆口、冒口常采用人工鋸切去除法。鑄件表面的清理工作可采用滾筒清理機(jī)和拋丸清理機(jī)等完成。在缺乏設(shè)備或鑄件上難以清理的部位，可利用手錘、鋼釬、鑿子、鏨子和鋼絲刷等清理。

值得注意的是，由于鋼液和不銹鋼液的流動(dòng)性比鑄鐵差，為防止真空擠壓成型機(jī)鑄造螺旋產(chǎn)生冷隔和澆不足等鑄造缺陷，通常鑄鋼件及鑄不銹鋼件的壁厚不小于8 mm。其鑄件的澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，澆注時(shí)流動(dòng)阻力應(yīng)小，且截面尺寸比鑄鐵的澆注系統(tǒng)大一些，采用干鑄型（干砂型鑄造），澆注溫度高，一般為1520 ～ 1600 ℃?？紤]到澆注溫度高，鋼液的過(guò)熱度大，保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，流動(dòng)性可得到改善。但澆注溫度偏高，易造成金屬晶粒粗大、熱裂、氣孔和粘砂等缺陷，因此，一般小型、薄壁及形狀復(fù)雜的鑄件，如：真空擠壓成型機(jī)鑄造螺旋，其澆注溫度約高于鋼的熔點(diǎn)溫度150 ℃左右，大型、厚壁鑄件的澆注溫度約高于鋼的熔點(diǎn)溫度100 ℃左右即可。同時(shí)，由于鑄鋼及鑄不銹鋼件的鑄造收縮率比鑄鐵大很多，為防止鑄鋼及鑄不銹鋼件產(chǎn)生縮孔及縮松等缺陷，鑄造工藝上通常采用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等措施，以便達(dá)到實(shí)現(xiàn)順序凝固的目的。此外，為防止鑄鋼及鑄不銹鋼鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔及裂紋等缺陷，鑄件壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)基本均勻、采用圓角連接，盡量避免采用尖角和直角等，并在型砂中添加鋸木屑、型芯中添加焦炭以及采用空心型芯和油砂芯等措施，達(dá)到改善砂型和型芯的退讓性和透氣性的目的。雖然采取上述措施，可提高鑄鋼及鑄不銹鋼螺旋的鑄造質(zhì)量，但其表面粘砂較多及粗糙凹凸不平，需投入較多的打磨拋光工作量后才能投入使用。為了減少鑄鋼及鑄不銹鋼螺旋的打磨拋光工作量，我們可采用精密鑄造成型螺旋的生產(chǎn)方式。

3.2熔模鑄造

精密鑄造就是采用精密的造型方法獲得精確鑄件的工藝總稱(chēng)。精密鑄造可大致區(qū)分為：熔模鑄造、陶瓷型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造和消失模鑄造。其中較常用的是熔模鑄造，也稱(chēng)失蠟鑄造。具體說(shuō)來(lái)就是選用適宜的熔模材料（如：石蠟）制造熔模，在熔模上重復(fù)多次涂敷耐火材料涂層及撒耐火砂，硬化型殼及干燥后，再將內(nèi)部的熔模熔化后獲得型腔（俗稱(chēng)模殼），焙燒模殼獲得適宜的強(qiáng)度及燒失殘余的熔模材料，再將模殼埋入砂箱中并制作之間澆注系統(tǒng)，澆注所需高溫液態(tài)金屬材料（如：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或鎳鉻不銹鋼等），高溫液態(tài)金屬材料凝固及冷卻后，脫殼清砂，經(jīng)消除殘余鑄造應(yīng)力退火處理后，便可獲得表面光潔的真空擠壓成型機(jī)精密鑄造螺旋。endprint

采用熔模鑄造法生產(chǎn)的鑄件，主要有優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、耐熱合金鋼、不銹鋼、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金、永磁合金和球墨鑄鐵等。熔模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成型的新工藝，該工藝無(wú)需取模、無(wú)分型面、無(wú)砂芯，因而鑄件沒(méi)有飛邊、毛刺和拔模斜度，并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差及“錯(cuò)箱”等缺陷。鑄件表面粗糙度Ra值通?？蛇_(dá)12.5 ～ 3.2 μm，鑄件尺寸精度通?？蛇_(dá)IT 9至IT 7，加工余量通常最多2 mm。熔模鑄造不僅能生產(chǎn)微小型鑄件，而且還能生產(chǎn)較大的鑄件，通常最大的熔模鑄件的輪廓尺寸可達(dá)2000 mm，而最小壁厚可至2 mm。熔模鑄件的重量大都為幾克至幾十千克，一般不超過(guò)25 kg，由于鑄件太重采用熔模鑄造法較困難，但目前較大的熔模鑄件可達(dá)80 kg左右。

熔模鑄造包括熔模的制造、硅溶膠模殼的制造、模殼脫蠟、模殼焙燒、模殼埋入型砂中制作鑄件澆注系統(tǒng)、澆注高溫液態(tài)金屬、高溫液態(tài)金屬凝固冷卻、脫殼清砂及消除殘余鑄造應(yīng)力退火處理后，才能獲得外表光潔的精密鑄件，所以說(shuō)熔模鑄造工藝復(fù)雜，且不易控制，使用和消耗的材料較貴，但特別適用于制造形狀復(fù)雜、表面光潔度及尺寸精度等要求高、可少加工或很少加工，甚至能直接使用，或很難進(jìn)行其他加工的微小型零件采用，如：渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、離心水泵的葉輪及真空擠壓成型機(jī)螺旋等。

3.3金屬切削加工

3.3.1整體式鑄造螺旋

如圖1所示為整體式鑄造螺旋的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)該螺旋的規(guī)格尺寸大小，選擇適宜規(guī)格尺寸的車(chē)床，如：CW6140臥式車(chē)床 、CW6163臥式車(chē)床及CW61100臥式車(chē)床等，利用三爪卡盤(pán)夾緊鑄造螺旋的軸轂外圓，校正螺旋外緣與軸轂內(nèi)孔的同心度，確保螺旋外緣各處及軸轂內(nèi)圓各處的加工余量基本均勻。然后，起動(dòng)車(chē)床，選擇適宜刀具及適宜車(chē)削參數(shù)，車(chē)削螺旋外緣、內(nèi)孔、外端面及其端面螺旋內(nèi)緣部分至圖紙要求的尺寸及表面粗糙度要求。然后，調(diào)頭，再次利用三爪卡盤(pán)夾緊鑄造螺旋另一端的軸轂外圓，同樣，校正螺旋外緣與軸轂內(nèi)孔的同心度后，起動(dòng)車(chē)床，并選擇適宜刀具及適宜車(chē)削參數(shù)，車(chē)削外端面及其端面螺旋內(nèi)緣部分至圖紙要求的尺寸及表面粗糙度要求，即可卸下工件。

將工件搬上劃線(xiàn)平板，利用高度游標(biāo)尺、鋼片尺、劃規(guī)（畫(huà)圓用的工具）及劃針等畫(huà)出鍵槽的加工終止線(xiàn)及螺旋軸轂兩端面螺旋徑向平面的加工終止線(xiàn)。利用拉床拉削鍵槽或利用插床插削鍵槽至所需要求的尺寸及表面粗糙度值，并去除毛刺。然后，通過(guò)專(zhuān)用工具（采用內(nèi)孔和鍵槽定位）夾緊鑄造螺旋，利用刨床刨削或立式銑床銑削螺旋軸轂兩端面螺旋徑向平面至圖紙要求的尺寸及表面粗糙度值，最后人工打磨拋光螺旋表面即可。

3.3.2剖分式鑄造螺旋

如圖2所示為剖分式鑄造螺旋的結(jié)構(gòu)示意圖，首先，將螺旋面1和上蓋2搬上劃線(xiàn)平板，利用高度游標(biāo)尺、鋼片尺、劃規(guī)及劃針等畫(huà)出螺旋面1、上蓋2耦合接觸面的加工終止線(xiàn)及上蓋2螺釘連接相關(guān)面（如圖5所示，部分圓柱面及其端面）的加工終止線(xiàn)，需確保螺旋外緣及軸轂內(nèi)孔留有適宜的加工余量。利用刨床或銑床分別加工各耦合接觸面及螺旋軸轂兩端面螺旋徑向平面至圖紙規(guī)定的尺寸及要求的表面粗糙度值，然后利用立式銑床銑削上蓋2螺釘連接相關(guān)面（如圖2所示，部分圓柱面及其斷面）至要求。然后，上蓋2經(jīng)鉆削螺釘連接用孔，螺旋面1鉆削螺紋底孔及攻絲后，利用螺釘、平墊圈、彈簧墊圈將螺旋面1和上蓋2牢固可靠地連接成一整體。同樣，根據(jù)該剖分式螺旋的規(guī)格尺寸大小，選擇適宜規(guī)格尺寸的臥式車(chē)床，如：CW6140、CW6163及CW61100等，利用三爪卡盤(pán)夾緊該連接成一整體的剖分式螺旋軸轂外圓，校正該剖分式螺旋外緣與軸轂內(nèi)孔的同心度，確保內(nèi)孔軸心線(xiàn)通過(guò)耦合接觸面，且該剖分式螺旋外緣各處及軸轂內(nèi)圓各處的加工余量基本均勻后進(jìn)行車(chē)削加工。其車(chē)削加工過(guò)程與上述鑄造螺旋的車(chē)削加工完全一樣，在此不再贅述。

車(chē)削加工完成后，卸下該剖分式螺旋，同樣，將它們搬上劃線(xiàn)平板，利用高度游標(biāo)尺、鋼片尺、劃規(guī)及劃針等畫(huà)出鍵槽的加工終止線(xiàn)。然后利用拉床拉削鍵槽或利用插床插削鍵槽至所需要求的尺寸及表面粗糙度值，并去除毛刺及人工打磨拋光螺旋表面即可。

4 冷拉成型螺旋面

對(duì)于葉片厚度尺寸較?。ㄈ纾盒∮?2 mm）的中小型真空擠壓成型機(jī)螺旋及實(shí)驗(yàn)用小型真空擠壓成型機(jī)螺旋，可采用冷拉成型螺旋的生產(chǎn)制造方式，通常只適用制造整體式螺旋，不適宜制造剖分式螺旋。其生產(chǎn)過(guò)程大致包括以下工序，（1）螺旋面的展開(kāi)下料；（2）冷拉成型螺旋芯軸的制備；（3）第三是選用可塑性較好的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板（如： Q235-A）或0Cr18Ni9不銹鋼板通過(guò)簡(jiǎn)易工裝完成螺旋面的冷拉成型；（4）第四是螺旋軸轂的制備及與螺旋面的焊接，并經(jīng)消除殘余焊接應(yīng)力退火處理；（5）第五是經(jīng)金屬切削加工及人工打磨拋光焊縫表面即可。仍以等寬圓柱螺旋為例進(jìn)行描述。

4.1螺旋面的展開(kāi)

4.1.1展開(kāi)計(jì)算

根據(jù)等寬圓柱螺旋面的形成原理，在一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)內(nèi)外緣螺旋線(xiàn)實(shí)長(zhǎng)的求解示意圖如圖3所示。

如圖3所示，通過(guò)求解直角三角形得：

L=

L2=

式中：L1—— 在一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)等寬圓柱螺旋面內(nèi)螺旋線(xiàn)的實(shí)長(zhǎng)；

L2 —— 在一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)等寬圓柱螺旋面外緣螺旋線(xiàn)的實(shí)長(zhǎng)；

d —— 等寬圓柱螺旋面的軸轂直徑，單位：mm；

b —— 等寬圓柱螺旋面的徑向?qū)挾?，單位：mm；

h —— 等寬圓柱螺旋面的導(dǎo)程，單位：mm；

π —— 圓周率，常取π = 3.1416。

通常一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)的等寬圓柱螺旋面可近似展開(kāi)成一個(gè)帶缺口的圓環(huán)。同時(shí)根據(jù)圓環(huán)的特性，可求得一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)等寬圓柱螺旋面展開(kāi)圓環(huán)的內(nèi)、外半徑R1及R2滿(mǎn)足以下關(guān)系：

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求得：R1 =，并且：R2 = R1 + b

式中：R1——展開(kāi)成圓環(huán)的內(nèi)圓半徑，單位：mm；

R2——展開(kāi)成圓環(huán)的外圓半徑，單位：mm；

其余同前述。

而且展開(kāi)圓環(huán)的缺口夾角：

α = 360° - = 360° -

式中：α —— 展開(kāi)成圓環(huán)的缺口夾角，單位：度。

其余同前述。

4.1.2展開(kāi)料的作圖

（1）以任一點(diǎn)O為圓心，以R1及R2為半徑作一同心圓環(huán)，然后以點(diǎn)O為頂點(diǎn)，作角α交同心圓環(huán)于四點(diǎn)，它們所圍成的圖形（帶缺口的圓環(huán)）就是一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)等寬圓柱螺旋面的近似展開(kāi)圖。

（2）在上述近似展開(kāi)圖的外緣半徑方向處考慮金屬切削加工余量C后光滑連接各點(diǎn)后獲得冷拉成型一導(dǎo)程等寬圓柱螺旋面的展開(kāi)下料圖（如圖4所示的陰影部分）。

4.2螺旋面的冷拉成型

（1）按螺旋葉片厚度及等寬圓柱螺旋面的展開(kāi)下料圖，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板（如：Q235-A）可利用氧炔焰切割后，0Cr18Ni9不銹鋼板可利用等離子弧切割，然后采用電動(dòng)角向砂輪磨光機(jī)等打磨拋光環(huán)狀展開(kāi)料之內(nèi)腔表面，并在臺(tái)式虎鉗上利用榔頭等敲擊作用，迫使環(huán)狀展開(kāi)料缺口兩端平齊（如圖5所示，為便于螺旋面的冷拉成型及裝夾方便，通常螺旋面展開(kāi)料需軸向錯(cuò)開(kāi)30 ～ 40 mm為宜），然后在展開(kāi)料的兩端外側(cè)面各焊接一工藝?yán)^（兩工藝?yán)^分別鉆削直徑為12的通孔，如圖5所示）。

（2）按與螺旋軸轂相似的原理，設(shè)計(jì)制造螺旋面的冷拉成型芯軸，如圖6所示，圖中d及h分別為等寬圓柱螺旋的圓柱軸轂直徑及螺旋導(dǎo)程。

（3）冷拉成型

如圖7所示為真空擠壓成型機(jī)冷拉成型螺旋面的結(jié)構(gòu)示意圖。首先通過(guò)芯軸底部的圓柱定位面，采用螺紋緊固件12（六角螺栓、平墊圈及彈簧墊圈）將冷拉成型用芯軸13可靠地固定在工作臺(tái)1上，然后將經(jīng)預(yù)處理的待成型螺旋面之展開(kāi)料14套裝在冷拉成型用芯軸13上，展開(kāi)料的下端通過(guò)工藝?yán)^、銷(xiāo)軸10、支座8、開(kāi)口銷(xiāo)11、螺紋緊固件9（六角螺栓、平墊圈及彈簧墊圈）等可靠地固定在工作臺(tái)1上。同樣，展開(kāi)料的上端也通過(guò)工藝?yán)^、銷(xiāo)軸10、支座8、開(kāi)口銷(xiāo)11、螺紋緊固件8（六角螺栓、平墊圈及彈簧墊圈）等可靠地固定在活動(dòng)橫梁15上。最后用手緩慢搖動(dòng)油壓千斤頂2，油壓千斤頂2產(chǎn)生頂伸動(dòng)作，迫使推力板4通過(guò)推力桿5帶動(dòng)活動(dòng)橫梁15向上緩慢移動(dòng)，通過(guò)控制活動(dòng)橫梁15的上移距離，便可獲得一導(dǎo)程螺旋面的冷拉成型。

4.3螺旋面的組焊（焊接式螺旋毛坯）

卸下已冷拉成型的螺旋面，利用等離子弧或氧炔焰（氧炔焰不宜用于切割0Cr18Ni9不銹鋼板材料）切割兩端的工藝?yán)^后，采用電動(dòng)角向砂輪磨光機(jī)等打磨拋光工藝?yán)^處的螺旋面，通過(guò)線(xiàn)切割機(jī)床將一導(dǎo)程（單頭螺旋時(shí)為一螺距）螺旋面切割成兩個(gè)二分之一螺距的螺旋面。并按等寬圓柱螺旋的工程圖加工圓柱軸轂，注意圓柱軸轂的內(nèi)孔及兩端面需預(yù)留加工余量。然后，通過(guò)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊或氬弧焊（用于0Cr18Ni9不銹鋼板材料的焊接），按工程圖要求，將冷拉成型好的螺旋面可靠地焊接在圓柱軸轂上（如圖8所示）獲得焊接式螺旋毛坯，再經(jīng)消除殘余焊接應(yīng)力退火處理后即可。

4.4金屬切削加工

冷拉成型螺旋面與軸轂焊接后成為焊接式螺旋毛坯，其金屬切削加工與鑄造成型螺旋面基本相同。因焊接式螺旋軸轂兩端面的螺旋葉片的徑向平面（與相鄰螺旋面在軸向方向的連接接觸面）無(wú)需預(yù)留加工余量，只需少許打磨拋光即可。同時(shí)，螺旋面與軸轂連接處的焊縫表面也需打磨拋光。顯然，與鑄造成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式相比，冷拉成型螺旋面（焊接式螺旋）的生產(chǎn)制造方式的螺旋打磨拋光工作量非常少，這就是冷拉成型螺旋面（焊接式螺旋）生產(chǎn)制造方式的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

綜上所述，真空擠壓成型機(jī)螺旋的常用制造方法通常是鑄造成型螺旋面和冷拉成型螺旋面兩種生產(chǎn)制造方式。在鑄造成型螺旋面的生產(chǎn)制造過(guò)程中，螺旋面與軸轂同時(shí)成型并獲得螺旋毛坯；而采用冷拉成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式時(shí)，冷拉成型螺旋面后，需與軸轂焊接后，才能獲得螺旋毛坯。其實(shí)冷拉成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式就是采用塑性好、焊接性能好及表面平整光潔的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板（如：Q235-A）或0Cr18Ni9不銹鋼板制作螺旋面，然后再與經(jīng)金屬切削加工（粗加工）后的軸轂焊接成一整體（焊接式螺旋毛坯），顯然，采用冷拉成型螺旋面的生產(chǎn)方式制造的螺旋面表面光潔，僅需打磨拋光螺旋面與軸轂之間的焊縫表面，其打磨拋光工作量特別少，特別適用于生產(chǎn)制造單件少批量中小型真空擠壓成型機(jī)螺旋采用。而對(duì)于批量生產(chǎn)制造的真空擠壓成型機(jī)螺旋，通常采用傳統(tǒng)的砂型鑄造成型螺旋面的生產(chǎn)制造方式，考慮到鑄鋼或鑄不銹鋼的澆注溫度高，一般為1520 ～ 1600 ℃，鑄件表面粘砂嚴(yán)重，所得鑄鋼螺旋或鑄不銹鋼螺旋表面存在凹凸及粗糙不平等缺陷。所以說(shuō)，通過(guò)打磨拋光鑄鋼螺旋或鑄不銹鋼螺旋工作表面或采用精密鑄造（如：熔模鑄造）等，并努力提高真空擠壓成型機(jī)螺旋的表面平整度及其光潔度等；可最大限度地提高真空擠壓成型機(jī)螺旋對(duì)泥料的攪拌、揉練、混合均勻及擠壓緊密等作用，達(dá)到減弱或消除泥料的分層、摩擦發(fā)熱及顆粒的定向排列等缺陷；從而獲得物料分布趨于均勻、結(jié)構(gòu)較為致密、含水量較低（約15%）、物理機(jī)械強(qiáng)度高（貫入度儀測(cè)定值不小于2.5 kg/cm2）、表面光潔并具有一定形狀尺寸的坯體泥條，坯體泥條按預(yù)定尺寸切斷后成為高性能的優(yōu)質(zhì)陶瓷坯體。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡祖光. 真空擠壓成型機(jī)螺旋的設(shè)計(jì)制造[J]. 陶瓷， 2017（8）：55-57.endprint