1、基于Pro/E的分件供送螺桿的造型設(shè)計(jì)         概 述 灌裝機(jī)械是包裝機(jī)械中的一個(gè)重要的類別，是一種特殊類型的專業(yè)機(jī)械。灌裝機(jī)上的分件供送螺桿裝置可按某種工藝要求將規(guī)則或不規(guī)則排列的容器、物件以確定的速度、方向和間距分批或逐個(gè)地供送到給定的工位，分件供送裝置是整個(gè)設(shè)備的"咽喉"，分件螺桿又是分件供送裝置中最重要的零件，現(xiàn)有的研究工作主要集中在變螺距螺旋線的理論、設(shè)計(jì)和螺桿的加工方法方面，筆者用Pro/ENGINEER有關(guān)截面掃描功能，構(gòu)造變螺距螺桿三維實(shí)體模型，為變螺距螺桿的數(shù)

2、控加工可視化提供圖形顯示依據(jù)。 1、螺桿螺旋線的數(shù)學(xué)模型 圖1所示三段式組合螺桿是典型的要嗓距分件螺桿。在螺桿起始段。為了改善進(jìn)瓶的平穩(wěn)性，采用等螺距實(shí)現(xiàn)等速送料;在中間段，螺桿的供送加速度由零值依正弦函數(shù)變化增至最大值，為變加速度段;在后段，瓶子加速運(yùn)動(dòng)，以便逐漸增大進(jìn)瓶的速度和間距，最終與撥瓶星輪同步，為等加速度段。由于變螺距螺桿螺旋線的特殊性，在等加速度段和變加速度段上，螺距關(guān)于螺旋線圈數(shù)變量的函數(shù)是多項(xiàng)式方程，所以不能直接采用變螺距螺旋掃描特征命令對(duì)其造型。由于供送螺桿是以螺桿和被供件的空間相貫運(yùn)動(dòng)為特點(diǎn)的，兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)范成出變參數(shù)螺桿的槽型，采用范成法構(gòu)造螺桿三維實(shí)體模型，可復(fù)現(xiàn)變

3、螺距螺旋曲面的包絡(luò)形成原理，精確構(gòu)造出螺桿的各段螺旋曲面。 螺桿設(shè)計(jì)的原始參數(shù)包括:螺桿外徑D (mm)、螺桿內(nèi)徑do ( mm)、供送件直徑 (mm)、螺桿轉(zhuǎn)速n ( r/min)、變速圈數(shù)N、初始螺距So ( mm)、撥輪節(jié)距S1( mm)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)到任意點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)i。 加速度類型的選擇決定了螺桿上各個(gè)位置的曝距和螺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。一般的加速度類型包括等速等加速、半正弦加速以及各種各樣的組合形式。下面分析各個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的螺旋線的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 1)等速運(yùn)動(dòng)段: 2)半正弦加速運(yùn)動(dòng)段 3)等加速運(yùn)動(dòng)段: 以上的分析推導(dǎo)內(nèi)容是設(shè)計(jì)變距螺桿的理論基礎(chǔ)。通過(guò)這些公式可以編寫(xiě)函數(shù)出對(duì)應(yīng)于供送件運(yùn)動(dòng)任意時(shí)

4、刻的位移螺桿上螺旋線的位置，進(jìn)而確定掃描特征的掃描軌跡。 2 變螺距螺桿的造型步驟 Pro /ENGINEER(以下簡(jiǎn)稱Pro /E)軟件系統(tǒng)是美國(guó)PTC公司1989年推出的產(chǎn)品，是一個(gè)用于產(chǎn)品的三維模型設(shè)計(jì)、加工分析及繪圖等的CAD /CAE /CAM軟件系統(tǒng)，利用其掃描特征命令可以方便的構(gòu)造螺桿的三維實(shí)體模型。供送螺桿的參數(shù)如下:被供送件直徑為為63mm,螺桿的底徑do為80mm,螺桿外徑D為110mm，等速段螺距So為75 mm，變速圈數(shù)No為1.5，半正弦加速運(yùn)動(dòng)段末端螺距S1為150mm，變速圈數(shù)N1為2，撥輪節(jié)距St為300mm ,變速圈數(shù)Nt為2，螺桿全長(zhǎng)850mm。 1

5、0;           步驟1:創(chuàng)建圖2所示的實(shí)體旋轉(zhuǎn)特征。 選擇"插入""旋轉(zhuǎn)"命令，進(jìn)入草圖環(huán)境后，繪制旋轉(zhuǎn)特征的截面草圖，見(jiàn)圖3所示，定義旋轉(zhuǎn)角度為360°，完成特征的創(chuàng)建。 步驟2.繪制圖4所示的三段螺旋線。 選擇"插入"-"模型基準(zhǔn)"-"曲線"命令，在彈出的菜單管理器的"曲線選項(xiàng)"中選擇"從方程"然后根據(jù)提示選擇方程的坐標(biāo)系，

6、并選擇笛卡兒坐標(biāo)類型。在彈出的記事本界面中，按照式1和螺桿參數(shù)在記事本中編輯螺旋線方程，得到等速段螺旋線。重復(fù)以上步驟繪制正弦加速度段和等加速度段螺旋線。 步驟3:繪制圖5所示的可變剖面掃描。 由于按方程繪制的基準(zhǔn)曲線不能作為"掃描切口"命令的掃描軌跡，所以需要按曲面相交的方式生成與三段螺旋線重合的掃描軌跡，兩個(gè)相交曲面之一為圖5所示由螺旋線生成的可變剖面掃描，另一個(gè)為圓柱面。見(jiàn)圖6所示先繪制一條與軸線重合的直線作為掃描用的原點(diǎn)軌跡，選擇"插入"-"可變剖面掃描"，在操控板中選中"曲面"圖標(biāo)，見(jiàn)圖6所示選擇直線和等

7、速段螺旋線作為原點(diǎn)軌跡和X軌跡。在草繪環(huán)境中繪制過(guò)圓心的、長(zhǎng)度為do + 的直線作為掃描剖面，得到對(duì)應(yīng)于等速段的掃描面。重復(fù)以上步驟繪制正弦加速度段和等加速度段掃描面。 步驟4用"相交"命令生成圖7所示的最終掃描軌跡。 2         選擇"插入""拉伸"命令，在操控板中選中"曲面"圖標(biāo)，創(chuàng)建一個(gè)直徑為do+的圓柱面。選中步驟3所創(chuàng)建的任一掃描面后，選擇"插入"-"相交"命令，根據(jù)提示繼續(xù)選擇

8、圓柱面，兩面組相交可得到它們的交線曲線鏈。重復(fù)以上步驟可生成整段螺旋線的曲線鏈。為方便后續(xù)造型工作，可將以前步驟生成的曲線和曲面隱藏，只顯示曲線鏈和實(shí)體。 步驟5:用"掃描切口"命令完成見(jiàn)圖8所示的螺桿模型。 選擇"插入"。"掃描'。"切口"命令，在菜單管理器的"掃描軌跡"選項(xiàng)中選擇"選取軌跡"，在"鏈"中選擇"曲線鏈"，并根據(jù)提示選取步驟四生成的某段曲線鏈作為掃描軌跡，并確定截面定義方向和掃描截面的向上方向。在草繪懂截面時(shí)繪制圓作為掃描剖面形狀見(jiàn)圖9，按被供送件直徑參數(shù)確定圓直徑，最后選擇要?jiǎng)h除的區(qū)域，完成掃描切口特征。 3結(jié)語(yǔ) 基于P