淺析進出瓶螺旋桿的材料和結構及設計要求

彭志榮

摘 要：該文主要介紹包裝機械自動化生產線關鍵零件進、出瓶螺旋桿的概念及應用，該文作為此系列之一主要探討：（1）淺析其結構、材料要求，螺旋桿設計要求。另外，其他系列之后將探討；（2）螺旋線的設計；（3）利用多軸數控機床進行該零件數控加工的方法以及數控程序的編寫。

關鍵詞：螺旋桿 數控加工 灌裝機械 數控加工

中圖分類號：TH132 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（c）-0080-02

當你在朋友聚會的時候享用啤酒、鮮美的果汁，在日常生活中使用灌裝日用品的時候，你可曾想過這些產品是如何生產出來的呢？

現代工業社會中，隨著消費的繁榮，在日用品、食品、藥品、化妝品和其他行業中，都需要企業運用新的科學技術來提高生產力，創造更多的利益，皮帶流水線就可定量和順利地輸送生產物料。特別是在后包裝生產線上，皮帶流水線可以順利安全地輸送瓶子（圓形瓶或異型截面瓶）等物品。并將瓶子和罐子按列依次導入貼標機等生產機械中，以完成貼標和套標、清洗、干燥等一系列的生產工藝。

如何保證瓶子或罐子在皮帶流水線上有序進入各種包裝機械中呢？這里就需要一個重要的裝置：進、出瓶螺旋桿（以下簡稱螺桿）。（見圖1）

螺旋輸送機的進、出瓶螺旋桿：它是經過輸送設備的傳動系統來進行驅動的等速輸送轉動，再將輸送裝置所輸送的瓶子物料等通過星型撥輪導入螺旋輸送機槽內，使得物料或者瓶子能夠在螺旋轉動的推動傳送下進行作業。并且瓶子也會在前進的過程中，被螺旋輸送機槽分隔成兩列以及多列輸送，然后就會到達螺旋輸送機槽的出口端。由于該螺桿的重要性，下面對其進行相關知識的介紹。

1 螺桿的材料要求

該螺桿是食品、藥品等罐裝生產線上使用的核心零件。由于其推瓶數量大、易于磨損，所推的瓶子是玻璃制品易碎的特點，要求其推瓶時應盡量減少沖擊，所以螺桿應具有高耐磨性、高強度、自潤滑性、無內應力、無蹺曲變形、易于加工更換等特點。并通常采用工程塑料、黑色含油尼龍制成。

2 螺桿的結構要求

螺旋輸送機都設有推瓶螺桿，其在后包裝生產過程中的作用非常重要，為了進一步保證推動瓶子的順利和穩定性，對螺桿還要有結構上的特殊要求。

要達到定距分隔定時供給的工藝要求，這條螺桿必須滿足以下幾個條件：（1）容器沿進瓶螺旋桿前進時應平穩；（2）進瓶端把容器順暢導入螺旋槽；（3）出瓶端容器與星形撥輪能夠順利銜接。

3 螺桿的設計要求

根據結構要求，對螺旋桿有以下設計要求。

瓶子進入螺旋輸送機和螺桿接觸時以及前進時根據要求無沖擊，來保證產品的完整性和安全性。因此，在實際使用中，根據運動規律的不同，適用場合有低速輕載至高速重載的各種情況。瓶子前進的運動規律體現在螺旋線的設計上，需要將螺桿設計成為按某種曲線規律變化的加速度段，根據（表1）運動規律圖表，在螺旋線的設計中，通常采用柔性沖擊或無沖擊的設計，避免剛性沖擊。

例如：擺線正弦加速度的運動規律在容器行程的始末加速度都為0，無沖擊，適用于高速輕載的場合，這種設計能夠適用于螺桿在啟動階段平穩輸送，在大多數灌裝生產線上都適用；余弦加速度的運動規律能保障螺桿在進行最大的加速度的運行時，扭矩比較小，柔性沖擊，相對的啟動較為平穩，適用于中速中載，也符合很多中、低速的輸送和灌裝要求。

關于輸送線設備的螺桿的工藝，通常可以把螺桿分成三段式組合螺桿（即對螺桿的簡化設計），也就是：等速段即等螺距，瓶子的進口端；變速段，輸送物料的中間過渡段；再經過等加速段，出口端與星形拔輪的方式來進行街接。當然各生產工業企業如果有特別的要求，還可以根據企業自身的生產工藝目的，對輸送線進瓶螺桿進行其他形式的螺桿旋輸送線路組合。

進口端：當生產輸送作業進行作業的供送過程中，進口端采取等螺桿距更加有利于使容器能夠平穩進入，從而更好地減輕了陡振的現象，為了在制作加工及容器進入的方便，還常把進口端設計錐形，錐形長度為總長的15%。

中間過渡段：為了能夠較好地滿足中間段的功能要求，就需要將螺桿設計成為按某種曲線規律變化的加速度段，這樣就使得輸送線螺桿輸送線上的各個街接點，都有對應相等的螺旋角、速度和加速度，有效地減輕了瓶子以及灌裝中的沖擊力，從而更好地保證了輸送生產的平穩連接。

出口端：而出口端鑒于星形撥輪的節距一般都大于兩器件接觸時的中心距，所以要設計為變螺距，并以等加速規律逐漸增大其間距，直到螺距增大到與撥輪節距相等。

當然，還可以根據不同企業的生產作業輸送要求，來設計出生產企業所需的輸送線進瓶螺桿，但在加工中，曲線越復雜，其加工難度也越大，普通機床及經濟型數控機床不具備加工螺旋桿的功能，普通的數控機床也只有加工等變螺距的指令。因此在設計時可以對螺旋曲線，主要是中低速的螺桿進行簡化，把中間過渡段直接變為等加速段，去掉復雜的過渡曲線，而出口的等速段只是末螺距的延長，經過這樣的設計加工后，輸送線進瓶螺桿就對容器的平穩運送沒有造成很大的影響。

參考文獻

[1] 許成林.包裝機械原理與設計[M].上海：上海科學技術出版社，1988.

[2] 劉莉昕，高迎憲.變螺距螺旋線的設計方法[J].包裝與食品機械，1998（6）：10-12.