1、灌裝機(jī)配件進(jìn)瓶螺桿的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工在飲料灌裝過程中，需要將包裝容器（瓶子）定時(shí)定距平穩(wěn)地輸送到包裝工位，完成這一要求的裝置稱為定距分隔定時(shí)供給裝置。它由進(jìn)瓶螺桿及側(cè)面導(dǎo)板組成，安裝在容器供給裝置系統(tǒng)靠近包裝機(jī)的一端，與轉(zhuǎn)送容器的星形輪相銜接。進(jìn)瓶螺桿由傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，將輸送裝置送來的容器導(dǎo)入螺旋槽中，容器在螺旋槽的推動(dòng)下前進(jìn)，同時(shí)被螺旋槽分隔開，到達(dá)出口端即傳送給星形輪與中央導(dǎo)板組成的轉(zhuǎn)送裝置，這樣就可實(shí)現(xiàn)依次定距供送容器的目的。進(jìn)瓶螺桿每回轉(zhuǎn)一周，從進(jìn)瓶螺桿入口導(dǎo)入一個(gè)容器，螺旋槽中的容器前進(jìn)一個(gè)螺距，螺桿出口端排出一個(gè)容器。螺桿的轉(zhuǎn)速與包裝機(jī)裝填裝置的執(zhí)行構(gòu)件之間保持一定的傳動(dòng)比，

2、從而間接實(shí)現(xiàn)定時(shí)供給容器的要求。       從以上的運(yùn)動(dòng)描述中，我們不難發(fā)現(xiàn)起主要作用的是此裝置中的進(jìn)瓶螺桿，要達(dá)到定距分隔定時(shí)供給的工藝要求，這條螺桿必須滿足以下幾個(gè)條件：       (1)把容器順暢導(dǎo)入螺旋槽；       (2)容器沿進(jìn)瓶螺旋桿前進(jìn)時(shí)應(yīng)平穩(wěn)；       (3)容器與星形撥輪能夠順利銜接。       根據(jù)以上三個(gè)條件，我們可以把進(jìn)瓶螺桿設(shè)計(jì)成三段式組合螺桿：等速段即等螺

3、距(進(jìn)口端)+變加速段(中間過渡)+等加速段(出口即與星形輪的銜接)。 當(dāng)然如果有特別的要求，還可以根據(jù)工藝目的進(jìn)行其他螺旋線的組合。在供送過程中，進(jìn)口端采取等螺距有利于容器的平穩(wěn)進(jìn)入，減輕“陡振”現(xiàn)象。為了加工及容器進(jìn)入的方便，我們還常把進(jìn)口端設(shè)計(jì)為錐形(其夾角近10º錐形長度為總長的15%)。要滿足中間段的功能要求，則要設(shè)計(jì)成為按某種曲線規(guī)律變化的變加速度段，這樣螺旋線上的各個(gè)銜接點(diǎn)均有對應(yīng)相等的螺旋角、速度和加速度，沖擊減弱，從而保證平穩(wěn)連接。而出口端鑒于星形輪的節(jié)距一般都大于兩器件接觸時(shí)的中心距，所以要設(shè)計(jì)為變螺距，并以等加速規(guī)律逐漸增大其間距，直到螺距增大到與撥輪節(jié)

4、距相等，保證順利銜接。       1.進(jìn)瓶螺旋桿設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)公式即運(yùn)動(dòng)方程       速度：V=adt=at+C1     （式中a為加速度、t為時(shí)間、C1為待定系數(shù)）       位移：S=vdt=（at+c1）dt= c1t+1/2at2 + c2（C2為待定系數(shù)）       根據(jù)邊界條件可知：C1=V0（初速度）  C2=0得：       V=V0+at&

5、#160;      S=V0t+1/2at2       2.各段螺旋線參數(shù)       在下文所提到速度、加速度與運(yùn)動(dòng)方程的單位有所不同，速度V為螺桿每轉(zhuǎn)容器的位移量，單位是mm/t（毫米/轉(zhuǎn)）；加速度則是螺桿每轉(zhuǎn)容器速度的變化量，單位是mm/t2（毫米/轉(zhuǎn)2）       、等速段的參數(shù)選取       根據(jù)速度與位移的關(guān)系我們可以知道，要想供送容器平穩(wěn)導(dǎo)入螺旋槽，則要保證螺桿每轉(zhuǎn)的位移量V1 與容器

6、的外徑幾乎相等。設(shè)容器的半徑為R則：       V1 =2R+ (為兩相鄰容器的平均間隙25mm 計(jì)算、加工時(shí)可以忽略)       設(shè)等速段螺旋線的最大圈數(shù)為t1 (常取0.52圈)，則等速段的軸向位移：S1=V1t1       、變加速段的參數(shù)選取       根據(jù)傳送速度的不同要求，其螺旋線也可有不同的設(shè)計(jì)。       正弦加速度曲線：行程始、末加速度等于零，故起動(dòng)平穩(wěn)，適用于中、高速

7、供送。       余弦加速度曲線：最大的加速度及扭矩小，起動(dòng)較平穩(wěn)，行程始末是柔性沖擊，適用中、低速供送。       還有設(shè)計(jì)者提出多項(xiàng)式方程法，該方法對速度過高過低都有可能發(fā)生干涉，僅適用“L”形星形撥輪或用于輸送不易碎的容器。       下面以余弦曲線為例，設(shè)此段螺桿的供送加速度a2由零值依余弦函數(shù)變化規(guī)律增加到最大值ã，按坐標(biāo)系可寫出：a2=-C3cos。則相應(yīng)的供送速度及軸向位移：       V2=

8、-a2dt2=C3 sin C4       S2=v2dt2=C3 cos C42C5       式中的t2、t2m分別表示被供送物件移過行程S2及最大值S2m所需的轉(zhuǎn)數(shù)（通常約為12.5圈）。由邊界條件可知，當(dāng)t2=0時(shí)，S2=0，V2=V3 0 ；a2 =-ã。當(dāng)t2=t2m時(shí)，a2 =0。V2=V1，其中V3 0為等加速段的入口速度。V1為等速段的速度。則各待定系數(shù)可確定為：C3=ã，C4 = V3 0 = V1，C5 =-ã將系數(shù)代入S2

9、=v2dt2=C3 cos C42C5式得：S2=-ã（cos1）+ V3 0t2       、等加速度段參數(shù)選取       令進(jìn)瓶螺旋桿等加速的供送加速度：       3ã則相應(yīng)的供送速度及軸位移：       V3ãd3ã3C6       S3=v3d3t32C63C7    &

10、#160;  式中3表示被供送物件移過行程所需的轉(zhuǎn)數(shù)（一般為25圈），由邊界條件得知：30時(shí)，S30，V3V2，故可確定各待定系數(shù)：C6V2mC70,將C6和C7值代入S3=v3d3t32C63C7，解出S3= V23+32          另根據(jù)供送的容器要與星形撥輪順利銜接，還必須保證等加速段末速V3m等于星形撥輪的節(jié)距Se即：V3m=Se =                         

11、0;                      式中D為星形撥輪節(jié)圓直徑，Z為星形撥輪的齒數(shù)。       綜上所述，可以繪制出三段式進(jìn)瓶螺旋桿的示意圖及速度與位移曲線圖。       有了以上的基本設(shè)計(jì)原理，我們可以根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)出我們所需的進(jìn)瓶螺旋桿，但在加工中，曲線越復(fù)雜，其加工難度也越大，普通機(jī)床及經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床不具備加工進(jìn)瓶螺旋桿的功能，一般的數(shù)控機(jī)床也只有加工等變螺距的指令。故我們在

12、設(shè)計(jì)時(shí)可以對螺旋曲線（主要是中低速的螺桿）進(jìn)行簡化：等速段即等螺距(進(jìn)口端)+等加速段(中間過渡)+等速段(出口即容器與星形撥輪的銜接) ，把中間過渡段直接變?yōu)榈燃铀俣危サ魪?fù)雜的過渡曲線，而出口的等速段只是末螺距的延長(01圈)，速度位移曲線圖見（圖四）。作這樣處理后，對容器的平穩(wěn)運(yùn)送沒有造成很大的影響。而在加工難度上卻簡單了許多，特別是測繪時(shí)，由于其原件有磨損，要想準(zhǔn)確測量其螺線，難度極大，但我們可以根據(jù)供送容器、星形撥輪的大小及螺桿的長短設(shè)計(jì)出替代品。下面我們應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步闡述進(jìn)瓶螺旋桿的設(shè)計(jì)與加工。已知供送容器的瓶徑為65mm，星形撥輪的節(jié)距為126mm，螺桿總長700mm，左旋螺線。

13、根據(jù)已知條件設(shè)計(jì)加工進(jìn)瓶螺旋桿。       1.進(jìn)瓶螺旋桿各段參數(shù)的確定       由以上理論及公式可得：       、V1=65mm/t 取t1 =2圈，則等速段 S1m= V1 t1 =65x2=130mm       、V末=126mm/t取t3=1圈，則末等速段V末=S3m= V3 t3=126x1=126mm       、勻變速段S2m=700- S1 -S3 =444mm(亦可

14、從S2m= V23+ 32  算出)       當(dāng)速度從65mm/t增加到126mm/t  其加速度ã根據(jù)等加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律:       平均速度 V平=(V末+V1) /2=(126+65)/2=95.5mm/t ，取螺旋線旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)t3=S2m/ V平=444/95.5=4.65(圈)，加速度 ã=(V末-V1)/ t3=(126-65)/4.65=13.10mm/t2。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，作出此根進(jìn)瓶螺旋桿的速度位移曲線。   

15、   2.進(jìn)瓶螺旋桿的數(shù)控加工       此次加工選用數(shù)控銑加工中心（亦可選用仿車、仿銑），型號為1250A，系統(tǒng)是SX850。1250A銑中心可以四軸(X、Y、Z、A)聯(lián)動(dòng)，還可以根據(jù)給定的數(shù)學(xué)表達(dá)式自動(dòng)完成運(yùn)行軌跡。加工進(jìn)瓶螺桿時(shí)，A軸(繞X旋轉(zhuǎn))按給定的角度帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，銑刀沿螺桿(X方向)按給定的軌跡運(yùn)動(dòng)。故各參數(shù)的處理，主要集中在A(旋轉(zhuǎn)的角度)及給定的軌跡(X方向的位移)，螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度按360度為一圈累計(jì)，而位移仍是按照運(yùn)動(dòng)方程S= V0t + 2給出，t的單位是圈，在數(shù)控程序中是用T1/360(變量)表示，與角度A的變量T1保持