真空挤压成形机螺旋叶结构图的绘制方法

2015-12-23蔡祖光

佛山陶瓷 2015年6期

关键词：主视图结构图螺距

蔡祖光

（湖南海诺电梯有限公司，湘潭市 411104）

机械与设备

真空挤压成形机螺旋叶结构图的绘制方法

蔡祖光

（湖南海诺电梯有限公司，湘潭市 411104）

本文详细介绍了真空挤压成形机螺旋叶结构图（俗称零件图或工程图）的绘制方法，并指出利用三维软件建模转换成二维工程图的绘制方法，是绘制真空挤压成形机螺旋叶结构图的最佳选择。

真空挤压成形；螺旋叶结构图；绘制方法；探讨

1 前言

目前，真空挤压成形机是干挂陶板、中空棚板、蜂窝陶瓷、陶瓷辊棒、陶瓷柱塞、劈开砖（又称劈离砖或劈裂砖）、污排水陶管和窑具耐火材料等制品塑性挤出成形的关键设备。螺旋叶（又称螺旋或绞刀或螺旋绞刀）对陶瓷泥料（为描述方便，以下简称泥料）产生破碎、搅拌、揉练、混合均匀及挤压紧密等作用，促使其物料分布趋于均匀，结构更加紧密，可塑性得到最大限度地提高并挤出成形为具有一定形状尺寸、机械强度较大、致密度较高、含水率较低及表面平整光洁的陶瓷坯体。由此可见，螺旋叶是真空挤压成形机的关键零部件。在实践生产中，螺旋叶通常采用铸钢或铸不锈钢等熔模铸造后，再经机械切削加工后制成。同时，螺旋叶又是易损件，磨损后需及时更换，否则，将影响挤出成形陶瓷坯体的产品质量和生产能力，甚至导致真空挤压成形机功率消耗的急剧增大及产量的急剧下降等。考虑到螺旋叶构造的特殊性，其螺旋叶内外缘的非圆投影并不是简单的直线段或直线段的组合，而是不规则的曲线。由于陶瓷生产企业通常需提供螺旋叶的结构图，才能委托机械制造专业生产企业加工制造螺旋叶。所以，正确绘制螺旋叶的结构图对于机械设计制造能力差的陶瓷生产企业具有非常重要的意义。为此，笔者根据自己的工作经验，介绍真空挤压成形机用螺旋叶结构图的绘制方法，供同行们批评指正。

2 螺旋叶的类型

螺旋叶（又称螺旋或绞刀或螺旋绞刀）是螺旋面和轴毂的结合体。螺旋面是由一直母线沿着作为圆柱螺旋线的曲导线和作为圆柱轴线的直导线运动且始终平行于直导线所垂直的平面而形成的曲面。依螺旋轴毂的结构形式的差异，真空挤压成形机用螺旋叶通常可区分为等宽圆柱螺旋叶（如：搅泥螺旋和挤泥螺旋）、等宽圆锥螺旋叶（如：锥形螺旋叶）、不等宽圆柱螺旋叶（如：螺旋推进器）和不等宽圆锥螺旋叶（如：锥形螺旋叶）四种结构形式，顾名思议等宽螺旋叶就是指叶片在径向（半径）方向处处相等的螺旋叶，而不等宽螺旋叶就是指叶片在径向（半径）方向处处不相等的螺旋叶。其中不等宽圆锥螺旋叶又可细分为圆柱轴毂型不等宽圆锥形螺旋叶、圆锥轴毂型不等宽圆锥形螺旋叶和圆柱圆锥组合轴毂型不等宽圆锥形螺旋叶三种结构形式。为了便于加工制造和装配，通常以半个螺距的等宽圆柱螺旋叶作为基础，然后再由多个零件（等宽圆柱螺旋叶）、锥形螺旋叶及螺旋推进器共同组成真空挤压成形机的搅泥螺旋和挤泥螺旋，从而实现挤出成形陶瓷坯体的作用。

3 等宽圆柱螺旋叶结构图的绘制方法

3.1 传统手工绘制方法

传统手工绘制方法是指利用绘图板、丁字尺、三角板、曲线板、量角器、圆规、分规、三棱比例尺、绘图纸、铅笔、擦图片和橡皮擦等工具绘制机械零部件工程图的传统方法。例如：已知等宽圆柱螺旋叶轴孔径直为φ70 mm、键槽宽度为20 mm、键槽深度为4.9 mm、圆柱轴毂直径为φ112.5 mm、螺旋叶直径为φ250 mm、螺距为180 mm（单头螺旋叶时，导程与螺距相等；双线螺旋叶时，导程与两倍螺距相等；三线螺旋叶时，导程与三倍螺距相等；依此类推。）、叶片厚度为15 mm及叶片与轴毂的连接圆弧半径均为R20 mm。

绘制等宽圆柱螺旋叶的结构图时，通常采用A2或A3幅面的图纸横放。同时，为了准确地表达和便于阅读理解螺旋叶的结构及其尺寸，一般采用主视图、左视图及叶片的断面视图（如图1所示），即可完全表达等宽圆柱螺旋叶的结构。以轴向长度等于半个螺距的等宽圆柱螺旋叶为例，其具体绘制步骤如下：

（1）将A3幅面的图纸横放，用透明胶等固定在绘图板上，按照机械制图国家标准A3幅面，即长420 mm宽297 mm，绘制图纸边框线、图纸装订线及标题栏。最后按照螺旋叶的尺寸大小，确定图纸的比例，力求图纸美观，又能清晰地表达螺旋叶各部分的结构尺寸为宜。

（2）按螺旋叶轴毂直径φ112.5 mm及螺旋叶外缘直径φ250 mm绘制等宽螺旋叶的主视图（如图2a所示），显然螺旋面的主视图是一个半圆环。

（3）如图1a所示，在主视图上将有叶片（180°扇形）的外、内缘部分等分成适当等份（如：12等份，并标记为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12及 A、B、C、D、E、F、G、J、K、L、M、N，为了使图形清晰，内缘部分的等份点已省略，并且顺时针方向选取等份点则形成左旋螺旋叶，反之，逆时针方向选取等份点则形成右旋螺旋叶，如图1a所示），然后在左视图上（轴向方向的投影）将半个螺距也分成相应的等份数（如：12等份）。

图1 等宽圆柱螺旋叶结构图的绘制步骤示意图

（4）按照主视图和左视图“高平齐”的原则，从主视图上叶片的外缘部分相应等份点向左视图绘制“高平齐”的水平辅助线与左视图上对应的等份点绘制“高平齐”的垂直辅助线分别相交于点1’、2’、3’、4’、5’、6’、7’、8’、9’、10’、11’和12’（为了使图形清晰，图中的交点已省略），然后利用曲线板将点1’、2’、3’、4’、5’、6’、7’、8’、9’、10’、11’和12’光滑连接得一光滑曲线，即螺旋叶外缘右侧的左视图（如图1a所示）；将此光滑曲线沿轴向向左平行移动叶片的厚度15 mm后又获得一光滑曲线，即螺旋叶外缘左侧的左视图；同时，利用橡皮擦将“高相等”的水平辅助线擦除干净，并将轴毂的左视图也绘制出来（如图1b所示）。

（5）同样，按照主视图和左视图“高平齐”的原则，从主视图上叶片的内缘部分相应等份点向左视图绘制 “高平齐”的水平辅助线与左视图上对应的等份点绘制“高平齐”的垂直辅助线分别相交于点1”、2”、3”、4”、5”、6”、7”、8”、9”、10”、11”和12”（为了使图形清晰，图中的交点已省略），然后利用曲线板将点1”、2”、3”、4”、5”、6”、7”、8”、9”、10”、11”和12”光滑连接得一光滑曲线，即右侧螺旋面起始处（轴毂连接处）的左视图（如图1c示）；将此光滑曲线沿轴向向左平行移动叶片的厚度15mm后又获得一光滑曲线，即左侧螺旋面起始处（轴毂连接处）的左视图，同时，利用橡皮擦将“高相等”的水平辅助线和垂直辅助线全部擦除干净（如图1d所示）。为了使图形清晰，已将左视图中左、右侧螺旋面起始处（轴毂连接处）的虚线部分省略，并将轴孔、键槽的主视图、左视图绘制出来；将螺旋叶根部的连接圆弧也绘制出来（如图1e所示）。

（6）根据螺旋叶工作过程中的受力分析及其结构设计的要求，并考虑到加工制造、装配及维修拆卸方便等诸因素，对螺旋面进行尺寸标注、粗糙度标注、形状位置公差标注及配合公差标注等（如图1f所示）。

（7）为了清晰的表达螺旋叶叶片两侧跟部与螺旋叶轴毂处，全部采用圆弧连接，便于铸造和获得质量优良的铸件，因此还需补充一个局部剖视图，并书写技术要求、填写标题栏等，即得等宽圆柱螺旋叶的结构图如图2所示。

3.2 采用AutoCAD二维软件辅助设计的绘制方法

AutoCAD是美国Autodesk公司开发的计算机辅助设计绘图软件，具有使用简单和操作方便等优点，已广泛应用于机械制造、建筑、电子、电力、土木工程和地质勘探等领域，是目前国内外应用最广泛的机械制图软件。采用AutoCAD二维软件辅助绘制等宽螺旋叶工程图时（仍以轴向长度等于半个螺距的等宽螺旋叶为例），其具体绘制步骤等同于传统手工绘制，只是提高了绘图速度和绘图精度，在此不再赘述。特别是AutoCAD二维软件具有绘制样条曲线、复制、阵列、快速捕捉、平移和缩放（缩小或放大）等功能，因此采用AutoCAD二维软件绘制等宽螺旋叶工程图能缩短绘图时间，减轻绘图人员的工作量和提高绘图精度，是目前机械制造行业最常用的方法。

图2 等宽圆柱螺旋叶的结构图

3.3 采用三维模型（三维实体）转换成二维工程图的绘制方法

采用SolidWorks三维绘图软件绘制等宽螺旋叶的三维模型转换成二维工程图时（仍以轴向长度等于半个螺距的等宽螺旋叶为例），其具体绘制步骤大致如下：

（1）利用凸台／基体扫描特径生成圆柱螺旋面

在选定的基准面上插入绘制半个螺距的螺旋线（螺旋线的圆柱直径为螺旋叶的轴毂直径φ112.5mm，螺距为螺旋面的螺距180 mm，注意选取螺旋线的旋向、螺距数量及其起始角度等，左旋螺旋叶选用顺时针的螺旋线，右旋螺旋叶选用逆时针的螺旋线，螺旋线的起始角度常选用0°）的草绘平面，即扫描路径；再通过螺旋线的起点并与该点螺旋线的切线垂直的平面内插入绘制一个封闭的带外圆弧链接的矩形（即螺旋叶叶片的截面图，不包括螺旋叶轴毂部分）的草绘平面，即所需扫描的外形（轮廓，如图3所示。其中，68.75 mm=（250－112.5）÷2），扫描后就获得一圆柱螺旋面。有些三维软件将扫描称为扫掠（如：Pro/E、AutoCAD三维软件），但其功用大致一样。