關于雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化CAD的研究與分析

程洪偉 廣東省梅州市磁性材料廠

關于雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化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；螺桿參數化；CAD

前言

單螺桿塑料擠出機是早期塑料生產設備，也是目前技術最為成熟的一種設備，但對當前社會而言，其性能改造上升的空間較小，雙螺桿塑料擠出機是業內研究的重點對象。螺桿作為雙螺桿塑料擠出機最核心部件，其參數設計好壞對擠出機質量與產量具有重大影響，因而對螺桿參數化CAD進行研究對進一步加快塑料產業發展，提高塑料產量就有重要現實意義。

1.雙螺桿塑料擠出機主要螺桿參數

雙螺桿塑料擠出機與螺桿相關的主要技術參數有螺桿長徑比、螺桿直徑、螺桿中心距、擠出機產量、驅動電機功率和螺桿轉速范圍等。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，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任務量與生產能力大小。螺桿直徑指螺桿的外徑，主要用于度量擠出機生產能力，也是雙螺桿塑料擠出機擁有的一個重要螺桿技術參數。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，現在普遍認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參數，指兩個螺桿嚙合時中心線之間所產生的距離，對于該參數的設計當螺桿全嚙合時，中心距也就確定了。擠出機產量，又稱生產能力，指單位時間內擠出機最大的擠出量，雙螺桿擠出機的產量主要與長徑比、螺桿直徑、制品種類等有關。驅動電機功率是指驅動雙螺桿塑料擠出機主傳動箱運轉的發電機的額定功率，它也是雙螺桿參數化CAD設計的一個主要技術參數。螺桿轉速范圍至螺桿的最大轉速與最小轉速所形成的轉速范圍，現階段雙螺桿塑料擠出機已經能夠實現無極變速。

2.雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化的CAD研究分析

2.1 可行性分析與功能模塊設計

對于雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化CAD的設計采用VB6.0作為開發平臺，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，為復雜圖形的實現提供了可能，同時還能夠對圖形進行設置與控制。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化CAD主要實現的是雙螺桿的參數化設計與CAD制圖，因而其需要具備的功能模塊包括基本參數輸入模塊、螺桿基本參數輸入模塊、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化繪圖模塊兩個子功能模塊。實現這幾個功能模塊設計，基本上就可以實現雙螺桿塑料擠出機的螺桿參數化CAD。

2.2 螺桿參數化CAD的實現

雙螺桿擠出機螺桿參數化CAD的軟件主界面應包括菜單欄、工具欄、狀態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，狀態欄主要用于顯示系統日期和當前時間，而命令按鈕包括“設計要求”與“參數及圖形輸出”兩個。點擊設計要求按鈕，系統彈出螺桿參數化設計要求輸入對話框，對話框由螺桿類型、用途和螺桿直徑三個下拉式組合框、產量文本框以及“確定”和“取消”兩個按鈕構成。當輸入相應要求時，點擊確定系統會判斷輸入的內容是否符合實際，如果不符合系統會給出提示信息，并進行重新輸入，如螺桿類型與螺桿直徑不符合，螺桿直徑數值類型不正確等。

點擊參數及圖形輸出按鈕，系統會給出提示要求先輸入設計要求，即只有先輸入設計要求且輸入全部符合實際，參數及圖形輸出功能模塊才能正常運行。假設設計要求輸入全部符合實際、數值類型正確，此時點擊參數及圖形輸出按鈕，系統會彈出螺桿參數輸出結果對話框，在該對話框中會將與螺桿參數相關的所有參數全部顯示出來，如螺桿轉速、長徑比、驅動功率、螺距、壓縮段長度、螺紋頭數等等。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化繪圖對話框，在該對話框中心位置顯示有螺桿參數化圖形，右邊有繪圖、標題欄、端面曲線、修改參數和退出幾個功能按鈕。點擊繪圖按鈕，系統會彈出繪圖對話框，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操作，如選取計量段或加料段，參數輸出包括螺桿內徑、外徑等。

經測試，本設計基本能夠實現螺桿的參數化CAD設計，但由于相關理論尚不夠成熟，部分參數還未能實現定量設計，還存在許多不確定性，如螺距、各段長度等，這表明本設計在進行軟件測試時誤差是在所難免的。總體而言，本文對雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化CAD的設計還是可以為雙螺桿擠出機的參數化設計提供一定借鑒和參考的。

3.總結

綜上所述，雙螺桿塑料擠出機作為當前塑料產業重要生產設備之一，是目前國內外相關學者研究的重點對象。從上文對雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化CAD的研究分析中可以發現，現代IT技術是完全可以實現螺桿的參數化設計的，而雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化CAD的實現對推動我國塑料產業快速發展具有重要影響。

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自塑料誕生以來就迅速在全世界蔓延，不管是產量、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、不易破碎等優點。雙螺桿塑料擠出機是生產塑料主要設備之一，隨著塑料加工技術的不斷成熟，雙螺桿塑料擠出機螺桿參數化CAD成為新的研究課題，由此本文對主要參數、螺桿參數化CAD進行研究分析。