一、前言

　　波狀螺桿是最早由美國(guó)HPM公司A.Kruder等人提出，后來(lái)在美國(guó)及其他國(guó)家發(fā)展起來(lái)的一種塑料混合異型螺桿。所謂波狀螺桿就是在常規(guī)全螺紋螺桿上用一波狀段代替全螺紋段，如圖1a所示。波狀螺桿的特點(diǎn)是兩個(gè)相鄰螺槽的底徑相等，但卻是偏心的，而且偏心距相等，并與螺桿軸線對(duì)稱。由于螺槽深度沿軸向呈波浪形周期性地變化，所以預(yù)塑時(shí)物料受到強(qiáng)擠壓和強(qiáng)剪切作用，從而提高塑料擠
出機(jī)、注塑機(jī)的混合能力。有的波狀螺桿主要能提供分布混合，有的波狀螺桿既有分布混合能力，也有分散混合能力，波狀螺桿被廣泛應(yīng)用于塑料加工工業(yè)。

圖1 波狀螺桿及其結(jié)構(gòu)組成

　　對(duì)螺桿進(jìn)行精確的幾何建模，不僅是塑料擠出機(jī)、注塑機(jī)有限元分析、工作運(yùn)動(dòng)仿真和虛擬樣機(jī)建立等設(shè)計(jì)工作的必要前提，也是異型螺桿數(shù)控加工自動(dòng)編程的前提。相對(duì)普通螺桿，波狀螺桿結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，本文針對(duì)波狀螺桿的典型結(jié)構(gòu)，運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)，探討采用SolidWorks軟件對(duì)波狀螺桿進(jìn)行快速設(shè)計(jì)、系列設(shè)計(jì)及變形設(shè)計(jì)的建模方法，也適合于其他螺桿類零件的設(shè)計(jì)建模。

二、螺桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)步驟

1.螺桿分段及參數(shù)設(shè)定

　　應(yīng)用形體分析法把波狀螺桿（如圖1a）分解成由螺桿尾、螺槽結(jié)構(gòu)（如圖1b）、螺棱結(jié)構(gòu)（如圖1c）及螺桿頭四個(gè)分段。螺桿分段的目的是為了達(dá)到簡(jiǎn)化復(fù)雜異型螺桿參數(shù)化難度的目的，其中螺紋特征主要有等距、變距、單線、多線等幾種形式，深度特征主要有等深、變深、波浪等幾種形式。以如圖1a波狀螺桿為例，參數(shù)如表所示。

2.螺桿分段模型建立

　　用SolidWorks軟件建立螺桿分段實(shí)體模型，零件中的草圖繪制要標(biāo)全尺寸，并要完全約束。

3.定義螺桿分段的參數(shù)

　　在SolidWorks中顯示尺寸及其名稱，將模型原始的尺寸名稱改為與螺桿參數(shù)相符或具有一定意義；然后對(duì)部分尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立尺寸關(guān)聯(lián)（軟件中顯示為“∞”）和方程式（軟件中顯示為“Σ”）；最后把不需要顯示的尺寸進(jìn)行隱藏，僅顯示參數(shù)化中需要用到的尺寸。

4.螺桿的拼裝設(shè)計(jì)

　　由于異型螺桿的結(jié)構(gòu)普遍比較復(fù)雜，直接在“零件模塊”進(jìn)行螺桿參數(shù)化設(shè)計(jì)，存在較大難度，也不利于精確造型和參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)。可以采用從“ 零件” 到“ 裝配”再由“裝配”模式下“派生零部件”的方法得到螺桿零件，由于SolidWorks的“零件模塊”、“裝配模塊”、“工程圖模塊”及“派生零件”之間存在關(guān)聯(lián)，所以這種設(shè)計(jì)方法特別適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的螺桿建模，便于復(fù)雜螺桿的參數(shù)化結(jié)構(gòu)修改和螺桿系列零件設(shè)計(jì)。

四、結(jié)束語(yǔ)

　　本文在形體分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)波狀螺桿的分段特征參數(shù)化建模，最終實(shí)現(xiàn)了各種波狀螺桿的參數(shù)化裝配設(shè)計(jì)，且模型正確無(wú)誤。限于篇幅，沒有敘述更多種類波狀螺桿的參數(shù)化建模過(guò)程。相同種類的螺桿，其變化大多只是結(jié)構(gòu)尺寸，采用參數(shù)化方法建模設(shè)計(jì)不僅可以節(jié)省時(shí)間，還便于實(shí)現(xiàn)系列化設(shè)計(jì)和變異設(shè)計(jì)。本文螺桿零件模型的建立方法，是一個(gè)從“零件”到“裝配”再到“零件”的過(guò)程，能有效解決由于螺桿結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性所帶來(lái)的建模困難問題，同時(shí)利用SolidWorks強(qiáng)大的黃金伙伴軟件可以使螺桿的CAD/CAE/CAM技術(shù)應(yīng)用更加方便。