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在设计制造挤出机螺杆产品时，螺杆的三维实体造型是一个亟需解决 的技术难题如果螺杆造型的精度不高。将直接影响有限元分析虚拟样机设计的仿真结果并影响到挤出机螺杆产品的制造精度, 目前对于一些变螺距( 变螺深的新型螺杆) 其三维造型理论与方法研究得较。 因此三维造型难度更大, UR是一交互式的系 统在挤出机新型螺杆造型中) 可以采用UR的二次开发技 术或扫描成型法, 其中二次开发法对设计人员的技 术水平要求较高造型过程烦琐 适用范围也受到一 定限制* 而扫描成型法是通过将UR的三维参数化造型表达式处理自由曲面扫描等功能有机结合起来是一种通用的螺杆三维设计方法, 实际应用表明扫描成型法的设计精度和设计效率较高 操作简。挤出机螺杆是挤出机的关键性部件也是挤出机的心脏, 由于螺杆的转动) 塑料才可产生移动)得到增压和部分热量摩擦热，螺杆的直径长径比各段 长度比例，螺槽深度等参数对螺杆的工作特性均有重 大影响, zui普通的螺杆是三段式螺杆分为加料段 !又称送料段或喂料段"压缩段，计量段, 在加料 段螺杆的作用是使塑料受压，受热前移* 在压缩段是 使塑料受热并压实熔化。同时也能排气* 在计量段是 使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量( 定压从机头 流出) 使得制品质量保持*, 由于普通螺杆存在的问题及加工质量、产量对螺 杆设计的要求。上在&5 世纪/5 至,5 年代设计 了多种构型螺杆) 各种新型螺杆具有高效、高质、低 耗的特点, 常用的几种新型螺杆有& 分离型螺杆、屏障型螺杆、分流型螺杆等等, 8单螺杆设计制造现状 传统的产品设计方法是在产品设计完成之后生产 样板然后进行测试。其主要缺陷是在已经进行大量 投入之后才能发现问题的所在，并需要进行大量的后 续修改工作, 生产一个螺杆的费用很高且一个成品 螺杆的设计往往需要多次修改和试验。花费大量的人 力和物力资源, 螺杆设计制造周期长也无法适应当今的生产需求，在激烈的市场竞争中缺乏竞争力, 目前螺杆设计的主要方法仍然是经验性的, 随着螺杆理论研究工作的深入和计算机技术的发展建立在理论模型基础上的计算机辅助设计已经取得了相 当的成绩但在生产实际中仍需加入经验修正和进行 一定的试验, 我国的开发研究滞后于*水平系统化程度需进一步完善, 因此应用手段建立一套螺杆优化设计方法是非常有必要的挤出机螺杆参数化设计是一般规律螺杆的主要参数。螺杆设计的主要参数包括螺杆的直径螺杆的机床与液压。长径比( 螺杆的压缩比、螺槽深度、螺距、螺旋角、螺棱宽等, 下面仅以螺杆直径和长径比为例) 来说明 螺杆参数设计的一般规律, 螺杆直径& 即螺杆外径) 它是挤出机的重要参 数一般用 9来表示) 单位是毫米 ! 它可以 表征挤出机挤出量的大小, 它的设计可以由生产能力确定一般情况下 在一定的转速范围内生产能力与螺杆直径 9的立方成正比, 此外螺杆直径还可以 根据加工制品的断面尺寸及形式要求确定, 经过初步 定下直径后) 再由国家颁布的标准螺杆直径系列来选取, 螺杆的长径比，螺杆的长度与螺杆直径的比值) 通常螺杆长径比用 I P9来表示) 即螺杆有效螺纹部 分长度I 与螺杆外径 9之比, 现代塑料工业中的螺 杆长径比大于早期螺杆) 一般为 %’( &5( &’( -5) zui长可达#-, 螺杆设计要点& 挤出成型用塑料品种较多) 一根 螺杆不可能成型所有的塑料 -&. , 设计螺杆时) 应根据 加工塑料的特性来设计螺杆, 在确定螺杆三段的长 度( 螺槽深度时) 应该注意螺杆的运转速度，料筒温 度生产率，熔体温度和功率的消耗等, 螺杆塑化的 能力取决于螺杆的转速和料筒的温度) 另外螺杆的温度和压力的大小对螺杆的一个功能都有影响,为了便于螺杆造型过程的再现和修改造型过程 宜以程序形式实现，又为了进行多方案比较)有必要采用参数化造型对一些特征量如螺杆直径螺杆、长径比、螺杆压缩比、螺槽深度、螺距、 螺旋角( 螺 棱宽等) 都设计成可变参数) 在程序运行中由用户输入具体数值, 参数化造型 !

挤出机螺杆优化设计的理论基础

1.1挤出机螺杆理论依据

 机械优化设计有两个主要的环节或内容：一是建立优化问题的数学模型，它可以是解析式、试验数据或经验式，以及求解问题的限制条件；二是选择优化问题的求解方 法，即优化方法。 对于解析形式的数学模型，除了取决于预定的优化目标之外，还在相当程度上依赖于对部件( 机构) 的工作情况及机理的认识。所以，挤出机挤出理论就自然成 为螺杆优化设计的重要理论依据。   

1.2挤出机螺杆优化目标

 螺秆优化设计的目标有多种，主要有：在保证挤出物质量的前提下能达到zui高生产

能力 Q_max或zui小的功率消耗 N _min。

 图1所示为物料固体塞于螺杆加料段中的运动示意。对于给定的物料，影响输送率

Q的主要因素有；螺杆的几何参数、转速n，压力和温度等，其表达式为：

Q=πnHD_b（D_b-H）*[(tg ф*tgθb/tgф+tgθb)*(W/W+e)] (1)

式中: ф-移动角

      W=平均螺槽宽度,其余参数如图1所示.

1.3挤出机螺杆设计变量

 一个设计方案可甩一组基本参数的数值来表示。其中，需要优选的独立参数 ，称之为设计变量。 由于螺杆直径 D，长径比 L /D，螺纹升角θ_b螺杆深度 H等直接关系到螺杆

的承载能力、生产能力、动力消耗，挤出物质量，以及螺杆的机加工等，故通常选择为设计变量.

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