关于双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD的研究与分析

程洪伟 广东省梅州市磁性材料厂

关于双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD的研究与分析

程洪伟 广东省梅州市磁性材料厂

双螺杆塑料挤出机；螺杆参数化；CAD

前言

单螺杆塑料挤出机是早期塑料生产设备，也是目前技术最为成熟的一种设备，但对当前社会而言，其性能改造上升的空间较小，双螺杆塑料挤出机是业内研究的重点对象。螺杆作为双螺杆塑料挤出机最核心部件，其参数设计好坏对挤出机质量与产量具有重大影响，因而对螺杆参数化CAD进行研究对进一步加快塑料产业发展，提高塑料产量就有重要现实意义。

1.双螺杆塑料挤出机主要螺杆参数

双螺杆塑料挤出机与螺杆相关的主要技术参数有螺杆长径比、螺杆直径、螺杆中心距、挤出机产量、驱动电机功率和螺杆转速范围等。螺杆长径比指螺杆有螺纹的长度（也称有效长度）与直径的比值，它是衡量双螺杆塑料挤出机性能的一个主要参数，在一定程度上可以代表双螺杆塑料挤出机能够完成的生产任务量与生产能力大小。螺杆直径指螺杆的外径，主要用于度量挤出机生产能力，也是双螺杆塑料挤出机拥有的一个重要螺杆技术参数。不同类型双螺杆挤出机的螺杆直径定义不同，对于锥形双螺杆挤出机而言，现在普遍认为小端直径是螺杆直径，对于平行双螺杆挤出机而言，由于两根螺杆的直径相同，所以螺杆直径就是螺杆直径。螺杆中心距是多螺杆特有的技术参数，指两个螺杆啮合时中心线之间所产生的距离，对于该参数的设计当螺杆全啮合时，中心距也就确定了。挤出机产量，又称生产能力，指单位时间内挤出机最大的挤出量，双螺杆挤出机的产量主要与长径比、螺杆直径、制品种类等有关。驱动电机功率是指驱动双螺杆塑料挤出机主传动箱运转的发电机的额定功率，它也是双螺杆参数化CAD设计的一个主要技术参数。螺杆转速范围至螺杆的最大转速与最小转速所形成的转速范围，现阶段双螺杆塑料挤出机已经能够实现无极变速。

2.双螺杆塑料挤出机螺杆参数化的CAD研究分析

2.1 可行性分析与功能模块设计

对于双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD的设计采用VB6.0作为开发平台，该软件具有强大的图形处理功能，并提供有一些作图方法，可以绘制基本的图形，为复杂图形的实现提供了可能，同时还能够对图形进行设置与控制。所以从理论层面分析与实践检验都证明这种方法是可行的。双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD主要实现的是双螺杆的参数化设计与CAD制图，因而其需要具备的功能模块包括基本参数输入模块、螺杆基本参数输入模块、绘图模块和图形保存打印模块，绘图模块又分为螺杆端面曲线模块与螺杆参数化绘图模块两个子功能模块。实现这几个功能模块设计，基本上就可以实现双螺杆塑料挤出机的螺杆参数化CAD。

2.2 螺杆参数化CAD的实现

双螺杆挤出机螺杆参数化CAD的软件主界面应包括菜单栏、工具栏、状态栏和一些常用命令按钮。菜单栏包括文件、螺杆信息、帮助和退出四部分，工具栏由保存、输入输出、打印几项功能组成，状态栏主要用于显示系统日期和当前时间，而命令按钮包括“设计要求”与“参数及图形输出”两个。点击设计要求按钮，系统弹出螺杆参数化设计要求输入对话框，对话框由螺杆类型、用途和螺杆直径三个下拉式组合框、产量文本框以及“确定”和“取消”两个按钮构成。当输入相应要求时，点击确定系统会判断输入的内容是否符合实际，如果不符合系统会给出提示信息，并进行重新输入，如螺杆类型与螺杆直径不符合，螺杆直径数值类型不正确等。

点击参数及图形输出按钮，系统会给出提示要求先输入设计要求，即只有先输入设计要求且输入全部符合实际，参数及图形输出功能模块才能正常运行。假设设计要求输入全部符合实际、数值类型正确，此时点击参数及图形输出按钮，系统会弹出螺杆参数输出结果对话框，在该对话框中会将与螺杆参数相关的所有参数全部显示出来，如螺杆转速、长径比、驱动功率、螺距、压缩段长度、螺纹头数等等。同时，下方有图形输出与取消两个按钮，点击图形输出按钮会弹出参数化绘图对话框，在该对话框中心位置显示有螺杆参数化图形，右边有绘图、标题栏、端面曲线、修改参数和退出几个功能按钮。点击绘图按钮，系统会弹出绘图对话框，点击端面曲线按钮，会弹出螺杆端面曲线生成对话框，此时可以进行与端面曲线生成的相关操作，如选取计量段或加料段，参数输出包括螺杆内径、外径等。

经测试，本设计基本能够实现螺杆的参数化CAD设计，但由于相关理论尚不够成熟，部分参数还未能实现定量设计，还存在许多不确定性，如螺距、各段长度等，这表明本设计在进行软件测试时误差是在所难免的。总体而言，本文对双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD的设计还是可以为双螺杆挤出机的参数化设计提供一定借鉴和参考的。

3.总结

综上所述，双螺杆塑料挤出机作为当前塑料产业重要生产设备之一，是目前国内外相关学者研究的重点对象。从上文对双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD的研究分析中可以发现，现代IT技术是完全可以实现螺杆的参数化设计的，而双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD的实现对推动我国塑料产业快速发展具有重要影响。

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［5］ 范盈盈.螺旋啮合销钉冷喂料挤出机的设计研究与三维动态过程模拟［D］.青岛科技大学，2008.

自塑料诞生以来就迅速在全世界蔓延，不管是产量、种类还是需求量都呈直线式上升，成为近年来增长最快的行业之一。塑料制品具有成本低廉、便于携带、使用年限长、不易破碎等优点。双螺杆塑料挤出机是生产塑料主要设备之一，随着塑料加工技术的不断成熟，双螺杆塑料挤出机螺杆参数化CAD成为新的研究课题，由此本文对主要参数、螺杆参数化CAD进行研究分析。