浅析进出瓶螺旋杆的材料和结构及设计要求

彭志荣

摘 要：该文主要介绍包装机械自动化生产线关键零件进、出瓶螺旋杆的概念及应用，该文作为此系列之一主要探讨：（1）浅析其结构、材料要求，螺旋杆设计要求。另外，其他系列之后将探讨；（2）螺旋线的设计；（3）利用多轴数控机床进行该零件数控加工的方法以及数控程序的编写。

关键词：螺旋杆 数控加工 灌装机械 数控加工

中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（c）-0080-02

当你在朋友聚会的时候享用啤酒、鲜美的果汁，在日常生活中使用灌装日用品的时候，你可曾想过这些产品是如何生产出来的呢？

现代工业社会中，随着消费的繁荣，在日用品、食品、药品、化妆品和其他行业中，都需要企业运用新的科学技术来提高生产力，创造更多的利益，皮带流水线就可定量和顺利地输送生产物料。特别是在后包装生产线上，皮带流水线可以顺利安全地输送瓶子（圆形瓶或异型截面瓶）等物品。并将瓶子和罐子按列依次导入贴标机等生产机械中，以完成贴标和套标、清洗、干燥等一系列的生产工艺。

如何保证瓶子或罐子在皮带流水线上有序进入各种包装机械中呢？这里就需要一个重要的装置：进、出瓶螺旋杆（以下简称螺杆）。（见图1）

螺旋输送机的进、出瓶螺旋杆：它是经过输送设备的传动系统来进行驱动的等速输送转动，再将输送装置所输送的瓶子物料等通过星型拨轮导入螺旋输送机槽内，使得物料或者瓶子能够在螺旋转动的推动传送下进行作业。并且瓶子也会在前进的过程中，被螺旋输送机槽分隔成两列以及多列输送，然后就会到达螺旋输送机槽的出口端。由于该螺杆的重要性，下面对其进行相关知识的介绍。

1 螺杆的材料要求

该螺杆是食品、药品等罐装生产线上使用的核心零件。由于其推瓶数量大、易于磨损，所推的瓶子是玻璃制品易碎的特点，要求其推瓶时应尽量减少冲击，所以螺杆应具有高耐磨性、高强度、自润滑性、无内应力、无跷曲变形、易于加工更换等特点。并通常采用工程塑料、黑色含油尼龙制成。

2 螺杆的结构要求

螺旋输送机都设有推瓶螺杆，其在后包装生产过程中的作用非常重要，为了进一步保证推动瓶子的顺利和稳定性，对螺杆还要有结构上的特殊要求。

要达到定距分隔定时供给的工艺要求，这条螺杆必须满足以下几个条件：（1）容器沿进瓶螺旋杆前进时应平稳；（2）进瓶端把容器顺畅导入螺旋槽；（3）出瓶端容器与星形拨轮能够顺利衔接。

3 螺杆的设计要求

根据结构要求，对螺旋杆有以下设计要求。

瓶子进入螺旋输送机和螺杆接触时以及前进时根据要求无冲击，来保证产品的完整性和安全性。因此，在实际使用中，根据运动规律的不同，适用场合有低速轻载至高速重载的各种情况。瓶子前进的运动规律体现在螺旋线的设计上，需要将螺杆设计成为按某种曲线规律变化的加速度段，根据（表1）运动规律图表，在螺旋线的设计中，通常采用柔性冲击或无冲击的设计，避免刚性冲击。

例如：摆线正弦加速度的运动规律在容器行程的始末加速度都为0，无冲击，适用于高速轻载的场合，这种设计能够适用于螺杆在启动阶段平稳输送，在大多数灌装生产线上都适用；余弦加速度的运动规律能保障螺杆在进行最大的加速度的运行时，扭矩比较小，柔性冲击，相对的启动较为平稳，适用于中速中载，也符合很多中、低速的输送和灌装要求。

关于输送线设备的螺杆的工艺，通常可以把螺杆分成三段式组合螺杆（即对螺杆的简化设计），也就是：等速段即等螺距，瓶子的进口端；变速段，输送物料的中间过渡段；再经过等加速段，出口端与星形拔轮的方式来进行街接。当然各生产工业企业如果有特别的要求，还可以根据企业自身的生产工艺目的，对输送线进瓶螺杆进行其他形式的螺杆旋输送线路组合。

进口端：当生产输送作业进行作业的供送过程中，进口端采取等螺杆距更加有利于使容器能够平稳进入，从而更好地减轻了陡振的现象，为了在制作加工及容器进入的方便，还常把进口端设计锥形，锥形长度为总长的15%。

中间过渡段：为了能够较好地满足中间段的功能要求，就需要将螺杆设计成为按某种曲线规律变化的加速度段，这样就使得输送线螺杆输送线上的各个街接点，都有对应相等的螺旋角、速度和加速度，有效地减轻了瓶子以及灌装中的冲击力，从而更好地保证了输送生产的平稳连接。

出口端：而出口端鉴于星形拨轮的节距一般都大于两器件接触时的中心距，所以要设计为变螺距，并以等加速规律逐渐增大其间距，直到螺距增大到与拨轮节距相等。

当然，还可以根据不同企业的生产作业输送要求，来设计出生产企业所需的输送线进瓶螺杆，但在加工中，曲线越复杂，其加工难度也越大，普通机床及经济型数控机床不具备加工螺旋杆的功能，普通的数控机床也只有加工等变螺距的指令。因此在设计时可以对螺旋曲线，主要是中低速的螺杆进行简化，把中间过渡段直接变为等加速段，去掉复杂的过渡曲线，而出口的等速段只是末螺距的延长，经过这样的设计加工后，输送线进瓶螺杆就对容器的平稳运送没有造成很大的影响。

参考文献

[1] 许成林.包装机械原理与设计[M].上海：上海科学技术出版社，1988.

[2] 刘莉昕，高迎宪.变螺距螺旋线的设计方法[J].包装与食品机械，1998（6）：10-12.