包装机变螺距螺杆的设计及加工

1、攀枝花学院毕业设计(说明书） 包装机中特殊螺距的设计及加工 攀枝花学院Pan-zhihua University本科毕业设计说明书包装机中特殊螺距的设计及加工院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2008级机械电子（1）班 学生姓名： 钟 吉 东 学 号： 200810601195 指导老师： 周 丹 二一二年 三 月 二十 日 摘 要在现代包装机械，输送设备螺旋输送机系统起着非常重要的作用，它对不同种类散装物体或容器，如瓶，罐，盒等呈现连续或不连续的运输方式，按照指定的要求或工艺路线，逐个的、准确的运送到包装工位发挥了重要作用。本文研究了三段组合式分件供送螺

2、杆（等速度段、变加速段、等加速段），并建立构建螺旋槽的接触线，用于研究供送圆柱形物体的三段组合式变螺距螺杆的形成过程。其次紧接着运用所得到的接触线的数学模型，运用计算机辅助设计（使用了Pro / ENGINEER5.0软件）创建一个供送圆柱形物体三段组合式变螺距螺杆的接触线，并根据接触线最终建立一个三维参数化实体模型。目前在国内，变螺距螺杆的加工一直是一个比较难的一个问题，大部分变螺距螺杆的加工都是根据加工师傅的经验制造出来的，并且加工效率非常，本文在加工工艺过程上面做了很大的改变，突破了传统加工方法的束缚，运用三维软件的自动编程功能，在四轴联动的铣削加工中心上模拟出了变螺距螺杆的加工过程关键

3、词：分件供送螺杆；三段组合式；Pro/Engineer；三维参数化实体模型Abstract Classified feeding screw is a modern packaging machinery in conveying system of a main conveying device, it will show a regular or irregular arrangement of the batches of objects or containers such as bottles, cans, boxes, according to the process requir

4、ements, one by one, stably supplied to the packaging station plays a key role in. This paper firstly studies the commonly used three section combined type feeding screw feeding cylindrical object screw spiral groove forming process, and the establishment of form a spiral groove contact line, spiral

5、line intersection and tank bottom spiral line mathematical model. Followed by the use of the contact line, the intersection of line and the bottom of the groove spiral helix mathematical model, studied by means of computer aided design ( using Pro / Engineer software 5 ) establish feeding cylindrica

6、l object in the three section combined type feeding screw three-dimensional parametric entity model method, and eventually established the 3D parametric solid model. In order to adapt to the supply container shape diversification, this paper studies the three section combined type feeding screw feed

7、ing elliptic cylindrical and rectangular objects, screw spiral groove of the respective forming principle, built form the respective spiral groove of the contact line, spiral line intersection and tank bottom spiral line mathematical model, and construct two a feeding screw in Pro / E three-dimensio

8、nal parametric model. Application of Pro / Engineer generated by the software part carrying spiral for 3D parametric entity model, through rapid prototyping and CNC machining center of advanced manufacturing means, directly make the feeding screw, changed the traditional manufacturing of part carryi

9、ng spiral for complex modes.Key words: feeding screw; three section combined type; Pro / Engineer; three-dimensional parametric model第一章 绪论1.1 概述 分件供送螺杆（简称变螺距螺杆）是一个现代化的包装机械最核心的一部分，一个输送系统重要的输送装置，它会显示出瓶，罐，盒等散装物体或容器的定期或不定期的安排等，根据一个给定的进程发送包装领先的关键构件，人们常常生动地是自动生产线的咽喉部位。如图 1.1 所示就是一种很有代表性的包含分件供送螺杆的包装输送装置，它

10、可以用来分件供送主体部分为圆柱形物体或某些异形的物体的包装容器。总的输送装置主要由进口缓冲板 1、分件供送螺杆 2、固定弧形导板 3、输送链带 4、星形拨轮 5 和平动感应导板 6 等组成。输送装置，分进料螺杆主机的工作，定期发送集装箱或其他分立刚性项目（主要是集装箱，软，硬质材料盒等）的主要功能，所以，集装箱运输的只要给定，根据到一定的间距，并安排到一个队列，进入主机操作系统领域所需的状态和速度。螺杆传输服务，定期，经常化，高速地面运输到灌装机，以便到主机，从无序到有序的容器，按照一定的时间间隔，定期明星拨轮运输容器经营面积，在此过程中，发挥分进料螺杆排序的作用，必须变螺距设计，所以我们有部

11、分发送称为可变螺距螺旋螺丝如图 1.1 所示。 图1.1 变螺距螺杆分件示意图 图 1.2 变螺距螺杆 随着高速包装机械的过程，以适应迅速变化中的容器，在发展过程中继续不断发展，分件螺杆设备的实际使用发送不断移动中的高速性，多样性，普遍性和准确性以及稳定性的更高的要求。同时，与快速发展的制造业和先进的数控加工技术，加工和制造子供送螺丝也比较方便。因此，为了提高包装产品的竞争力，扩大在包装机械和该领域的项目包装的关键环子送料螺杆送螺旋输送机设备仍然是我们一起研究的重点计算机技术的发展，研究将越来越多，越来越广泛。1.2变距螺杆的研究与发展状况1.2.1变距螺杆在国外的发展状况为外国螺距螺杆设计和

12、加工方法的报告是罕见的，如德国，日本，美国和其他国家的代表，也有少数企业开展在这一领域的研究1-4。比如说日本，美国在变螺距螺旋线理论，加工和世界领先水平的应用。 螺杆螺旋设计国外已获得计算机辅助设计可变螺距螺旋国外先进CAD技术，包装机械系列产品的一个很好的学习单头螺旋螺杆，双头螺旋和阿基米德螺旋双梯螺旋式、尝试、供送螺杆制造过程中，国外使用精密数控加工螺距螺距发送，大大提高加工效率的螺丝，和技术的不断降低成本，减少经营实力，加工精度是有保证的，并改善制造企业的管理水平和信息化建设，利用计算机仿真技术，螺丝和新产品开发周期缩短了设计周期;螺距螺杆的通用性，以适应产品变化，设计具有良好的柔韧性

13、，以满足生产的需要，最大限度地分析螺丝的力量，使集装箱发送过程是稳定的，以避免船舶碰撞的损害，并提高了螺杆的使用寿命。这些作出了重大贡献间距发送螺杆技术的发展和应用。1.2.2我国变距螺杆的发展状况中国的研究水平离螺丝与国外相比，还有一定的差距。目前，中国螺杆输送装置以下几个方面：（1）中国的大国外产品螺距螺杆设计和加工技术的差距已取得了很大成绩，但与国外产品相比，仍然有一个大的技术差距。（2）技术水平低主要表现在可靠性方面是差，技术更新缓慢，新技术，新工艺，新材料的应用。（3）现状：我们的包装机械制造企业绝大多数是中小企业，基本上不具备研发能力，产业研究和开发能力，主要技术依赖于国外产品的自

14、主知识产权。发送到中国变螺距螺旋起步较晚，但近年来在重要位置，因为分件供送螺杆在包装行业的重要地位，国内许多院校，科研机构和学术研究者已经投入到变螺距螺旋线的研究工作中，为我们的变螺距的高速发展做出了巨大的发展贡献：许林成，蔡建新，张红炜介绍了三段组合式变螺距螺旋线的一套设计方案5-12; 李军霞提出了四段组合式螺旋线的设计方法13，李晋芳、成小军等人则分别利用SolidWorks、UG等软件对变螺距螺杆进行了造型设计14-16；曹永强等人研究了CAD/CAPP/CAM集成环境下的螺杆机构CAD系统17；罗庆生、韩宝玲变螺距分件送料螺旋的设计18-20;林双利用UG开发变距分件供送螺杆的通用设

15、计程序21;实践表明，这些研究成果的学术突破性，创新性和实用性，包装工程，机械工程发展新的基础上，不断探索在主题的广度和深度前列，已促成中国包装工业的发展。然而，螺距螺杆的数学模型是完美的，不同形状的设计方法供送的螺旋形瓶有待提高，因此，在此基础上，扩大螺距螺杆的研究。1.3课题研究思路与内容、意义1.3.1课题研究的思路 课题的研究思路如图1-3所示，利用模拟加工与实际测量结果相结合的方法，从变距分件供送螺杆的设计与加工技术两方面展开研究。 图1.3 课题研究思路1.3.2课题研究的内容（1）、供送对象和形状的物体（包括椭圆形，矩形对象的原则），进料螺杆螺旋槽形成，而引进的三段组合式，在最常

16、用的基础上，采用模块化螺旋线（等速度段、变加速段、等加速段）建立参数模型合适的供送螺杆三维的接触线的段相结合，通过计算机辅助设计，以创建一个螺旋槽底部接触螺旋线的数学公式。（2）、根据建立的接触螺旋线的数学公式，通过计算机计算机辅助设计（主要是使用Pro / E软件）分别相结合三段接触线，并建立供送螺杆的三维参数化实体模型。（3）、使用CAD软件生成的分件螺杆螺杆的三维参数化实体模型直接通过快速原型设计和数控加工中心，先进的制造和加工方法，改进传统加工方法，从而研究出更好的变螺距螺杆的加工方法。1.3.3课题的意义首先，现代食品包装机械是一种常用的基础件，它最基本的功能是各种形状的变速传动，对

17、于不同的容器，有时候需要完成从付出较少或者利益最大化考虑，远离项目合并，转弯或交出这样的行动。与包装过程的复杂性不断增长的发送螺杆螺旋形状和组成形式已变得越来越复杂，分件供送螺杆已经朝着多样化，通用化，高速方向发展。当前复杂的分件螺杆设计理论不够深，而且根据现有的设计方法，制造，服务不能满足要求。因此，计算机辅助技术，开发新的分件螺杆设计具有重要的理论意义。其次，对于高速传动的液体灌装机械，灌装容器变速传动技术的不断发展过程中的现实意义，提出了更严格的要求。目前，国内许多企业从国外，对进口的依赖螺距螺旋此外，发送过程中，有时“挤瓶”现象，使传送阻力增大的过程，导致分拣以后出现异形瓶。因此，变螺

18、距螺杆设计和加工技术，以分析“挤压瓶”的现象改善的间距提出了螺杆的通用性的最佳设计方法，从中国包装做法的分件螺杆，开发的螺杆螺距数控加工程序，行业提供支持，以促进包装行业的进步。第二章 建立供送圆柱形物体的变螺距螺杆数学模型2.1 前言供送的圆柱形物体在传送过程中最常遇到的分件容器，对于的包装过程中的进料螺杆，为了能够更加准确、高效以及稳定的传送物体且传送过程中无其他的干扰，所以，对于分件供送螺杆，螺旋槽形成还需要遵循一定规律，以确保有加速传送过程中具有不同的加速度，通常是由分段函数的组合型结构方式建立函数，因此，我们实际上由三个部分（包括等速度段，变加速段，等加速段）组成这个螺杆，在这个过程

19、中，发送，在相应的各分部的螺旋槽构成一个过程，也是不同的。为了寻找一种方式，通过电脑辅助设计（Pro / ENGINEER三维软件的主体）创建三维参数化模型的子供送螺丝方法，我们需要它的螺旋槽段组成的一些深入的研究。2.2 变螺距螺杆螺旋线形式的确定在分件过程中，为了顺利从入口进入缓冲区的对象，减少陡峭的振动现象，螺杆螺旋通常是组合使用螺距螺旋线的非常好的一种方式。中间拨轮间距一般大于两个物体接触的中心距离，变螺距的螺旋线的最后一段速度是逐渐增加的，并且呈现一定的规律。在这种情况下，高速（一般在250550r/min）传送容器，你还必须添加一个过渡时期，即螺旋的加速度按正弦规律变化，以确保单头

20、螺杆螺旋在每一个平等的螺旋角，速度和加速度相应的衔接点，从而消除这种现象的影响，从而形成了三螺杆。当然，如果供送较低的速度，也不能幸免等速段和加速和加速段螺旋组合的变化，即使有些人只采取如加速螺旋。 此外，还有一些研究者采用代数多项式螺旋线和其他螺旋形式的组合，反正切螺旋，一种人工合成的正弦螺旋的模块化螺旋期间。反正切的螺旋结构，合成正弦螺旋线和代数多项式螺旋特征的方式，其缺点是传送初期不太容易进行，当顺利衔接后，与后续的交通运输设备，适用于服务备件发送高速重场合。异型瓶的包装生产线在发送多个动作完成，这样的主要是争对传送速度分件螺杆是小120转/分，是一种用于发送的中等速度。发送螺旋螺杆三段

21、组合式，模块化的三阶段螺旋螺杆的总长度较短，更好的刚性，经济耐用。而四段组合式设计更复杂，加工成本高。因此，考虑上述因素，本文选择三段组合式分件供送螺杆的实体建模（见图2-1），其设计和加工技术。22 图2.1 三段组合式螺杆2.3 变螺距螺旋线相关公式的推导22变螺距螺杆分为三段式：等速度段、变加速度段、等加速度段。每一个阶段都有各自不同的特征，其中等速度段的方程最为简单，其方程如下： (2.1)其中是等速度段螺旋线的最大圈数，R是螺旋半径，而t是proe中系统默认的变量，它的值是。 因此，对变螺距螺杆螺旋线公式的推导只需考虑便加速阶段和等加速阶段。如图2.1所示，假设等速度段螺杆的螺距为P

22、，接触线（螺旋线）的最大圈数为(一般都是取为1)，而其中间任意值为，其螺旋线的展开图形为一条斜直线，其对应的螺旋升角为： （2.2） 圆周方向螺旋线展开长度为 （2.3）轴向长度为： （2.4）又由于转角和圈数的关系为： （2.5） 故轴向长度可转化为： （2.6）供送速度为： （2.7） 式中n螺杆的转速，其中为 (为星形拨轮的转速，为星形拨轮的齿数)供送加速度为：2.3.1螺杆变加速度段运动规律设变加速段的供送加速度由零值依正弦函数变化规律增加到某一最大值，式子如下： （2.8） 进而得出相应的传送速度和轴向位移为： （2.9） （2.10） 式中分别表示被供送物体移过行程和其最大值所需的

23、时间。由边界条件得知：当时，；而当时，所以可以确定各项待定系数为： 将各值代入上式，可得： （2.11）不难证明，该变加速段螺旋线的展开图形是由一条斜直线和一条按摆线投影规律变化的曲线叠加而成的。则可得此变加速段外螺旋线的周向展开长度为： （2.12） 将上式中的值代入式(11)，可得： （2.13） 又由于： 把上式值代入式(13)可改写为含转角的式子： （2.14）则可得该变加速段外螺旋线的螺旋角为： （2.15）2.3.3螺杆等加速度段运动规律设供送螺杆等加速度段的供送加速度为： （2.16）相应的供送速度和螺杆轴向位移为： （2.17） （2.18） 式中表示被供送物体移动行程所需要的

24、时间。根据边界条件可得：当时，；，由可确定各项待定系数： 将的值代入式（17），可得： （2.19）设等加速度段螺旋线的最大圈数为(通常取值范围为35，或者更多)，其中任意值为，由于： 上式中n为螺杆转速。令当量螺距为： 代入上式可解得： （2.20）又由于等加速度段的外螺旋线的展开长度为： 将上式代入（18） （2.21） 则等加速度段外螺旋线的螺旋角及其最大值分别为： （2.22）其中为星形拔轮的节距。由上两式可以导出： （2.23）2.3.3 螺杆各组成段运动规律小结 为了方便以后的设计计算，对各组成段的螺杆螺旋线轴向长度做一总结，将上述式子进行化简，整理得到：等速度段(等螺距段)： （

25、2.24）正弦变加速度段： （2.25）等加速度段： （2.26） 最后根据等速度段、变加速度段(正弦加速度段)和等加速度段，可以求得分件供送螺杆组合螺旋线轴向长度全长为：三段式组合螺杆 （2.27）所以在X、Y、Z坐标系中整理出各阶段螺旋线的公式如下：等速度段两条螺旋线方程： （2.28）变加速段两交点螺旋线方程： （2.29）等加速段两交点螺旋线方程： （2.30）2.4 本章结语本章主要研究的圆柱形物体在传送过程每个阶段的规律，在各种组合段螺杆螺旋槽形成过中，经过很多推理，推导出螺旋槽螺丝在每个阶段模型运动规律，并获得适合计算机辅助设计工具来创建接触线，并根据接触线建立数学化模型，再数学

26、规律简化模型，进而简化建模过程。 第三章供送圆柱形物体螺杆CAD辅助设计3.1前言变螺距螺杆是现代包装机械输送系统是一个重要的输送装置，然而，分料螺杆设计，传统的设计方法是在二维软件中表达出变螺距螺杆的相关参数。螺距的原始参数，一般是先预选，再根据其运动规律推导出计算表面螺旋计算公式和螺杆长度变速。提高螺杆的整体结构，根据结构的要求，并得出螺距螺杆和螺旋沟槽表面的扩张计划的工程设计，并标示出几个点的螺旋。显然，传统的手工设计方法效率太低，提供的设计数据，并且不容易修改，远远无法适应快速发展和市场需求变化，产品更新换代的速度。CAD技术的出现和快速发展，适应这一需要。计算机能够快速处理大量数据，

27、可以帮助设计师完成繁重的数学计算和工程图纸，提高设计工作的质量和效率。随着计算机技术的不断发展，CAD技术在食品包装机械行业的应用也越来越广泛。 本文使用ProeE/Wildfire5.0这个CAD软件创建三维参数化实体模型。3.2供送圆柱形物体螺杆螺旋槽面数学模型第 46 页 共 46 页通过研究，我们已经知道分件螺杆的接触线的形成原理由被供送物体交截螺杆产生的交截曲面和螺旋槽面的公共相切线(即接触线)随着其绕螺杆轴线的匀速旋转并按轴线方向一定的组合运动规律(等速度段、变加速度段和等加速度段三段组合式的)运动组合而成的。因此，在用计算机辅助设计时对供送螺杆建立三维参数模型时，我们可以根据螺杆

28、螺旋槽这样的成型特点，首先在CAD软件中输入各组合运动规律段的螺旋线，然后根据范成法运用螺旋线轨迹形成螺旋槽曲面，再通过一些CAD软件的建模方法，最终可实现螺杆三维参数实体模型的建立。3.3参数的设置 为了方便建模，首先我们先对变螺距螺杆螺杆的相关参数进行设置，基本所需设置的参数为：；D =46mm；P =90mm；n=80；=40。将这些参数输入到proe关系式中中，先要给每一个参数设置一个参数名，通过编辑关系式先计算出中间变量的值，那些变量都可以在以后的方程中用到。打开Pro/E wildfire5.0后建立新的零件，然后在菜单管理器中点击：关系编辑关系后出现文本编辑框，在框中输入如下关系

29、式：R1=40 /*螺杆半径R2=28 /*圆柱体物体半径D=46 /*轴距P=90 /*等速度段螺距i1=2 /*等速度段螺旋圈数i2=1 /*变加速度段螺旋圈数i3=4 /* 等加速度段螺旋圈数n=80 /*螺杆转速A=40 /*最大加速度M1=360*i2 /*等加速段最大转角M2=360*i3 /*等加速段最大转角然后关闭编辑框将文本保存，所有这些参数就都可以在往后的设计中被引用了。3.4各阶段螺旋线的生成3.4.1等速度段接触螺旋线的生成 点击浮动菜单中的插入曲线，接着在CRV OPTIONGS(曲线选项)菜单下选择From Equation(从方程)|Done(完成)，出现很多选项

30、，选择从“方程”生成曲线，接着出现提示框及菜单管理器，根据提示选择原始系统坐标系，类型选择Cartesina(笛卡尔)；之后出现文本编辑框供输入由式(1)表示的等速度段槽底曲线方程 X = R* sin ( t * 360 * i1 )Y = R* cos ( t * 360 * i1 )Z= p * i1 * t然后将文本保存，并关闭对话框。输入方程是根据接触曲线的参数方程，将它写成Pro/E能接收的形式。Pro/E的参数方程中t是固定参数名，它从0变到1，以后输入的方程中的t具有一样的变量值。如图3.1为等速度段螺旋线。 图3.1 等速度段螺旋线生成图3.4.2变加速段接触螺旋线的生成 点

31、击“菜单”中的插入曲线，接着在CRV OPTIONGS(曲线选项)菜单下选择From Equation(从方程)|Done(完成)，选择从“方程”生成曲线，接着出现提示框及菜单管理器，根据提示选择原始系统坐标系，类型选择“Cartesina(笛卡尔)”；之后出现文本编辑框供输入由式(2)表示的等速度段接触螺旋曲线方程 X = R*sin(360*t*i2)Y =R*cos(360*t*i2)Z = m1*p*t/360+A*m1*m1*(pi*t/2-sin(90*t)/n/n/pi/pi/pi/pi+i1*p然后将文本保存，并关闭对话框，在proe窗口就生成了变加速段螺旋线。如图3.2所示

32、图3.2 变加速段螺旋线生成示意图3.4.3等加速段螺旋线的生成 首先以变加速螺旋线的端点做一基准点PNT0，然后过基准点做平行于FRONT平面的基准平面DTM1，TOP平面与RIGHT平面做基准轴A_1，再以DTM1、A_1做基准点PNT1，过PNT1做基准坐标系CSO，点击浮动菜单中的插入曲线，接着在CRV OPTIONGS(曲线选项)菜单下选择From Equation(从方程)|Done(完成)，出现从方程生成曲线的提示框及菜单管理器，根据提示选择原始系统坐标系，类型选择Cartesina(笛卡尔)，不过坐标系要选择CSO；之后出现文本编辑框供输入由式(3)表示的变加速度段接触线方程X

33、 = R*sin(360*t*i3)Y = R*cos(360*t*i3)Z = m2*p*t/360+A*m1*m2*t/2/pi/pi/pi/n/n+A*m2*m2*t*t/8/pi/pi/n/n然后关闭编辑框将文本保存，在设计窗口就生成了等加速段加速段螺旋线。如图3.3所示 图3.3 等加速段螺旋线生成示意图 在生成组合式螺旋槽面之前，我们先要把前面生成的各段交点螺旋线和螺旋槽底曲线整合起来，及整合成2条总的交点螺旋线和一条总的螺旋槽底曲线。这一步可以通过Pro/E里复制（Ctrl+C)和粘贴(Ctrl+V)操作完成。3.44 三段式螺旋曲面的生成步骤1:绘制图3.4所示的可变剖面扫描。

34、 图3.4由于按方程绘制的基准曲线不能使用扫描切口命令进行轨迹扫描，所以需要按曲面相交的方式生成与三段螺旋线重合的扫描轨迹，两个相交曲面之一为图3.3所示由螺旋线生成的可变剖面扫描，另一个为圆柱面。见图3.4所示先在草绘模式下绘制一条轨迹，且与轴线重合的直线作为扫描用的原点轨迹，选择插入-可变剖面扫描，在快捷菜单栏中选中曲面造型图标，见图3.4所示，选择直线和等速段接触螺旋线作为原点轨迹和X轨迹。在草绘环境中绘制过圆心、端点为等速段接触螺旋线起始点的直线作为扫描截面，得到对应于等速段的扫描截面。方法一样，重复以上步骤绘制正弦加速度段和等加速度段扫描截面。 图 3.4 变截面扫描步骤2用相交命令

35、生成最终扫描轨迹。选择插入 拉伸命令，在快捷菜单栏选中曲面图标，创建一个直径为80的圆柱面。选中步骤1所创建的任一扫描面后选择插入-相交命令，根据提示继续选择圆柱面，两面组相交可得到它们的相交曲线链。重复以上步骤可生成整段螺旋线的曲线链。为了使后续造型工作更加方便，可将以前步骤生成的曲线和曲面隐藏，只显示辅助曲线链和实体。 步骤3:用扫描切口命令完成见图3.5所示的螺杆模型。 图3.5 变螺距螺杆模型选择插入。扫描。切口命令，在菜单管理器的扫描轨迹选项中选择选取轨迹，在链中选择曲线链，并根据提示选取步骤四生成的某段曲线链作为扫描轨迹，并确定截面定义方向和扫描截面的向上方向。在草绘懂截面时绘制圆

36、作为扫描剖面形状，按被供送件直径参数确定圆直径，最后选择要删除的区域，完成扫描切口特征。 步骤4：对步骤3生成模型进行相应的处理得到图3.6所示的三段式变螺距螺杆 图3.6 三段式变螺距螺杆3.5本章结语本章使用的圆筒状物体的发送，三螺杆组件结合螺旋线的数学模型，在Pro/ E的CAD软件平台，采用至顶向下的设计方法建立分件螺杆的三维实体模型。所以用来产生三维参数化模型的分件螺杆多种关键参数改变和提高设计效率，不仅方便，但也为未来通过快速原型或直接处理模型或产品的加工中心，提供了极大的方便，加工精度和效率大大提高。有只举出的例子圆柱形物体的服务，也为其他形状对象送料螺杆参数化三维实体模型的建立

37、同样的方式发送。第四章 分件供送螺杆的加工分件螺杆在制造过程中，经常会遇到诸如螺距相等、底部直径相等的螺杆，这种可变螺距螺杆挤出机具有优良的性能，不仅传动速度快，而且传动比较稳定，连续性也非常好，使用在送料机构中，它可以实现发送的快与慢的调整材料，材料送到位置的变化;挤压和混合材料，它可以实现往复运动或运动程度的定量饲料的旋转运动，所以这种分件螺杆有更多的应用在制药机械，灌装设备，最多应用于纸张包装机械中。但可变螺距螺纹，工艺性能，使用一个共同的一套加工设备加工困难，制造精度低，致使及其应用已经有一定的限制，本文介绍了几种可变螺距螺杆的加工。4.1 变螺距螺杆的加工方法23 （1）铣削方法：围

38、绕其自身轴线旋转的铣刀的主要原则，同时旋转工件的运动，但也做不等速的轴向运动，也就是改变工件的螺旋运动，铣刀便可加工变螺距螺纹。这种方法实际上是与范成法加工齿轮类似的一种加工方法，加工螺距的变化应该是与螺杆相同的变化模型。在图4.11是一轴四加工中心加工原理变螺距螺杆，绕X轴旋转的A轴旋转轴（变螺距螺杆安装在X轴上），螺杆毛坯安装在加入A轴A-轴的旋转运动机床上。 图4.11 铣削示意图（2）基于普通机床刀具切削法：螺杆匀速转动，沿轴向线变化，拖板带动刀具在轴向车床刀具进给驱动工件移动切割法同时，再给该工具了一个额外的位移，使车削刀具在工件的运动轨迹是一个可变螺距螺旋模式，并产生额外的运动凸轮

39、赔偿法 图4.22 普通车床加工变螺距螺杆示意图车刀变速移动切削结构如图4.22所示，该机床被拆卸车床小拖板，螺丝，添加一个凸轮补偿装置，当凸轮驱动齿轮副和蜗轮旋转10副会给出小拖板，一个额外的轴向位移。径向回缩车刀6再次打开，主轴复位反向的拖板，小拖板的作用一直在与凸轮接触，并退回到起点，控制切削深度，然后下一个转折点。每一个转折点，轴向位置的微调工具，以控制刀架在增加刀设备切割图形。此外，凸轮表面确定运动的合成，因此，凸轮曲线设计是控制变螺距螺杆精度的关键。（3）数控车床方法的转变：多轴数控车床可变螺距螺旋是一种理想的处理方法。其内部的计算机跟踪拧每个函数曲线和编程，实现连续加工精度高，加

40、工成本高，这是普遍适用于高精密产品加工。目前使用的普通车床改造的三轴联动数控系统，也可以连接使用两套两轴数控系统，共同控制车床，数控车床/铣床模式处理可变螺距螺旋系列。图4.13显示了CA6140型普通车床，国内经济数控系统纵向（Z）的运动和卧式车床（X）的运动，数控子系统控制螺杆的旋转运动（A）的数控车床的数控改造。不同于普通的数控车床，车床，将取代原车床刀架（或电动工具）作为小功率铣头，铣刀，铣削渐变螺距螺旋表面。A轴和通用分度头2输入蜗杆连接到步进电机的动力铣削头，可以实现主轴的旋转控制。万能分度头2和A轴向步进电机安装在铸铁支架11。由第二组两轴数控系统控制，螺杆加工工件的旋转运动。圆

41、弧面由CNC控制的凹槽内的螺杆，其表面的复杂性一直得到精确的控制和保证，并任意截面螺距均匀变化的过渡。这种方法的加工精度远远高于普通的处理方式，而且还克服普遍缺乏高档数控系统的条件，但也因为两个NC的经济体系，多轴控制，扩大数控系列车床的应用范围，因此，具有很强的实用性。根据上述处理的原则，变螺距螺杆加工的车铣中心，非常方便。 图4.31 普通车床改造机构（4）变螺距螺杆段加工：铣削方法有时候有螺杆长度的限制，可以很容易地引起震动，由于长螺杆加工，加工精度不高。当条件不允许车床的改造，分段处理短螺杆，然后可用键或花键连接，它们之间的结合起来。双螺杆磨浆机目前正在开发一个长螺杆，使用传统方法加工

42、键槽或在其内部处理的样条，处理完毕，然后与长轴键槽，花键轴和短螺纹连接。这种方法的处理是一个渐变的螺丝，间距是不连续的变化，每个螺杆是等距离的。（5）数控线切割加工方法：在输送较大的变螺距螺杆的制造，往往需要做出的螺旋面的扩张计划，一般按近似方法绘制的扩产计划，根据图纸把材料折弯再进行焊接焊接。这些扩展的不足之处是，以扩大在施工现场的图纸，情节比较复杂，要求工人具有较强的映射能力和准确性，焊接不便，为了克服这些缺点，圆柱螺旋面解析，圆柱螺旋面推出由计算机精确计算使用这种方法快速，准确地画出其扩张计划，以实现准确的线切割机床切割螺旋面的精度，钣金零件的制造了极大的方便。（6）其他加工方法：近年来

43、，由于技术的发展，已经出现了一些新的方法加工变螺距螺杆，一个典型的四轴数控铣床的方法。四轴数控铣床可以减少夹具的使用，降低刀具成本，提高了精度，因此越来越多的加工企业开始使用4轴铣床。四轴数控铣床是在三坐标数控铣床，数控回转工作台增加。此外，有车削中心加工方法。车削中心是一个转折点的处理模式，增加铣削动力头和铣削模式的汽车，切割机铣。这种方法可以比较容易地加工成可变螺距螺旋，其可取之处，以确保加工精度和减少工件在产品，提高加工效率。4.2 变螺距螺杆加工方法的特点由以上所述可以看出铣削方法的突出特点是结构简单，调整方便，经济实用，但由于支撑间距较长的刚性不好，容易引起振动，从而导致加工精度不高

44、，和整个夹具轴长的距离，不处理的长螺杆。不足，在一定程度上限制了其在一般的使用范围主要用于短螺杆和高精度。 由普通机床的基础上，而凸轮的关键是控制其曲面的变化，如不同的凸轮设计凸轮的普通机床工具的特点为基础的变速移动切割法可以产生不同的螺杆，因此扩大其加工范围，加工产品质量的方法比较好，生产效率高，系统处理可变螺距螺旋，操作简单，质量稳定，生产效率高。中国机床工具有世界上最大的应用，这种方法不能被忽略的潜力。 改造数控车床的方法是比前两种方法来控制，并确保螺杆复杂轨迹表面精度，螺距任意截面均匀变化表明在过渡更准确。这种方法的加工精度比普通的加工模式高得多，但处理成本比前两种方法高得多。这种方法

45、一般用于加工精度要求的场合。段处理方法应用到螺杆较长的场合，比较高的精度和质量的增加与铣削方法。但是他们的处理，需要注意的问题，使螺丝两个阶段，为了合理的螺旋槽，以确保畅通;应该的宽度相等，形状相同的双螺杆挤出机边缘。从当前使用的角度，这种方法处理螺杆时基本上是符合要求相比，与整体加工的螺杆，螺杆有成本低，易加工，拆装方便，但加工效率高的优势。 四轴数控铣床，车削中心，加工变螺距螺杆，毫无疑问，最准确的方法处理目前所有的方法，可以更精确地控制表面的螺丝，大大提高了加工质量，缩短了加工周期。这两种方法都可以减少夹具的使用，从而降低成本的工具，但它的处理成本是高于以前的几种方法，一般只适用于高精度

46、，大批量。 总之，每一个处理方法的优点和缺点，追求精密，高品质，高效率的将是螺杆机的主流方向。随着计算机的飞速发展，这将极大地促进了数控机床的步伐，各种多轴数控机床四轴数控铣床，车削中心，加工变螺距螺杆，将逐步取代前几个处理方法，成为主流的处理方法。因此，本文将采用四轴数控铣床，加工变螺距螺杆。4.3 装夹方法如果工件为较细的变螺距螺杆，为了提高其刚性，因此在第四轴（A轴）采用的夹紧方法为：一夹一顶（即其夹紧方法跟普通车床加工时加工方法差不多）。如图4.31所示的是一个供送圆柱形物体通用夹具示意图，1是螺杆毛坯，2是心轴，3是锁紧螺母，4是螺杆，5是固定滑块，6是铣刀，7是导套。螺杆毛坯以内孔

47、与心轴配合,并用螺母锁紧,母丝杠(其螺距是变化的,与被加工螺杆的螺距相同)与心轴键连接,当心轴旋转时,螺杆的螺纹沿固定滑块的表面滑动,心轴就带动工件一起作变螺距的螺旋运动,而铣绕自身的轴线旋转做切削运动,这样就加工出了变螺距的螺杆。导套7起支承作用,内孔与工件外圆间隙配合,工件向右运动。 图4.31 变螺距螺杆的装夹4.4 设备及刀具选择选择 设备的选型：由于变螺距螺杆在传送物体过程需要较高的稳定性，不然会出现“挤瓶”现象，因此加工零件的需要较高的精度，通常使用的设备可以选择西门子系统或FANUC系统轴铣削中心，以及广州数控。主轴转速的转速应根据加工工件的大小及其所用的材料选取，加工大型变螺距

48、螺杆应选择主轴较小的转速，而加工小型螺杆主轴转速可以取大一点儿。本课题设计的变螺距螺杆为小型螺杆，其主轴转速可以选择1000r/min以上的。 刀具选择：应根据工件材料选择工具选择工具，可以使用普碳钢高速工具加工较硬的工件;而合金钢材料的刀具硬度和刚度更好，且加工成本不是很少，所以本课题选择高速硬质合金类刀具作为加工变螺距螺杆的刀具。第五章 基于Pro/E变螺距螺杆的模拟加工5.1 CAM介绍CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算计数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来

49、控制机床。此后发展了一系列的数控控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。 CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。机械类常用的CAM软件有：UG NX、Pro/NC、CATIA、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、Gibbs CAM、FEATURECA

50、M、topsolid、solidcam、cimatron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam.等等。数控除了在机床应用以外，还广泛地用于其它各种设备的控制，如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等，成为各个相应行业CAM的基础。计算机辅助制造系统是通过计算机分级结构控制和管理制造过程的多方面工作，它的目标是开发一个集成的信息网络来监测一个广阔的相互关联的制造作业范围，并根据一个总体的管理策略控制每项作业。 从自动化的角度看，数控机床加工是一个工序自动化的加工过程，加工中心是实现零件部分或全部机械加工过程自动化，计算机直接控制和柔性制造系统是完成一族零件或不同族零件的自动化加工过程，而计算机辅助制造是计算机进入制造过程这样一个总的概念。5.2 Proe/ CAM的功能