在饮料灌装过程中，需要将包装容器（瓶子）定时定距平稳地输送到包装工位，完成这一要求的装置称为定距分隔定时供给装置。它由进瓶螺杆及侧面导板组成，安装在容器供给装置系统靠近包装机的一端，与转送容器的星形轮相衔接。

        进瓶螺杆由传动系统驱动作等速转动，将输送装置送来的容器导入螺旋槽中，容器在螺旋槽的推动下前进，同时被螺旋槽分隔开，到达出口端即传送给星形轮与*导板组成的转送装置，这样就可实现依次定距供送容器的目的。进瓶螺杆每回转一周，从进瓶螺杆入口导入一个容器，螺旋槽中的容器前进一个螺距，螺杆出口端排出一个容器。螺杆的转速与包装机装填装置的执行构件之间保持一定的传动比，从而间接实现定时供给容器的要求。

       从以上的运动描述中，我们不难发现起主要作用的是此装置中的进瓶螺杆，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)把容器顺畅导入螺旋槽；

       (2)容器沿进瓶螺旋杆前进时应平稳；

       (3)容器与星形拨轮能够顺利衔接。

       根据以上三个条件，我们可以把进瓶螺杆设计成三段式组合螺杆：等速段即等螺距(进口端)+变加速段(中间过渡)+等加速段(出口即与星形轮的衔接)。 当然如果有特别的要求，还可以根据工艺目的进行其他螺旋线的组合。在供送过程中，进口端采取等螺距有利于容器的平稳进入，减轻“陡振”现象。为了加工及容器进入的方便，我们还常把进口端设计为锥形(其夹角近10º锥形长度为总长的15%)。要满足中间段的功能要求，则要设计成为按某种曲线规律变化的变加速度段，这样螺旋线上的各个衔接点均有对应相等的螺旋角、速度和加速度，冲击减弱，从而保证平稳连接。而出口端鉴于星形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，保证顺利衔接。

       1.进瓶螺旋杆设计的基础公式即运动方程

       速度：V=∫adt=at+C1     （式中a为加速度、t为时间、C1为待定系数）

       位移：S=∫vdt=∫（at+c1）dt= c1t+1/2at2 + c2（C2为待定系数）

       根据边界条件可知：C1=V0（初速度）  C2=0得：

       V=V0+at

       S=V0t+1/2at2

       2.各段螺旋线参数

       在下文所提到速度、加速度与运动方程的单位有所不同，速度V为螺杆每转容器的位移量，单位是mm/t（毫米/转）；加速度则是螺杆每转容器速度的变化量，单位是mm/t2（毫米/转2）

       ①、等速段的参数选取

       根据速度与位移的关系我们可以知道，要想供送容器平稳导入螺旋槽，则要保证螺杆每转的位移量V1 与容器的外径几乎相等。设容器的半径为R则：

       V1 =2R+△ (△为两相邻容器的平均间隙2~5mm 计算、加工时可以忽略)

       设等速段螺旋线的zui大圈数为t1 (常取0.5~2圈)，则等速段的轴向位移：S1=V1t1

       ②、变加速段的参数选取

       根据传送速度的不同要求，其螺旋线也可有不同的设计。

       正弦加速度曲线：行程始、末加速度等于零，故起动平稳，适用于中、高速供送。

       余弦加速度曲线：zui大的加速度及扭矩小，起动较平稳，行程始末是柔性冲击，适用中、低速供送。

       还有设计者提出多项式方程法，该方法对速度过高过低都有可能发生干涉，仅适用“L”形星形拨轮或用于输送不易碎的容器。

       下面以余弦曲线为例，设此段螺杆的供送加速度a2由零值依余弦函数变化规律增加到zui大值ã，按坐标系可写出：a2=-C3cos。则相应的供送速度及轴向位移：

       V2=-∫a2dt2=－C3 sin ＋C4

       S2=∫v2dt2=C3 cos ＋C4ｔ2＋C5

       式中的t2、t2m分别表示被供送物件移过行程S2及zui大值S2m所需的转数（通常约为1~2.5圈）。由边界条件可知，当t2=0时，S2=0，V2=V3 0 ；a2 =-ã。当t2=t2m时，a2 =0。V2=V1，其中V3 0为等加速段的入口速度。V1为等速段的速度。则各待定系数可确定为：C3=ã，C4 = V3 0 = V1，C5 =-ã将系数代入S2=∫v2dt2=C3 cos ＋C4ｔ2＋C5式得：S2=-ã（cos1）+ V3 0t2
       ③、等加速度段参数选取

       令进瓶螺旋杆等加速的供送加速度：

       ａ3＝ã则相应的供送速度及轴位移：

       V3　＝∫ãdｔ3＝ãｔ3＋C6

       S3=∫v3dｔ3　＝t32＋C6ｔ3＋C7

       式中ｔ3表示被供送物件移过行程所需的转数（一般为2~5圈），由边界条件得知：ｔ3＝0时，S3＝0，V3＝V2ｍ，故可确定各待定系数：C6＝V2m　C7＝0,将C6和C7值代入S3=∫v3dｔ3＝t32＋C6ｔ3＋C7，解出S3= V2ｍｔ3+ｔ3　2   

       另根据供送的容器要与星形拨轮顺利衔接，还必须保证等加速段末速V3m等于星形拨轮的节距Se即：V3m=Se ==                                         

       式中D为星形拨轮节圆直径，Z为星形拨轮的齿数。

       综上所述，可以绘制出三段式进瓶螺旋杆的示意图及速度与位移曲线图。
       有了以上的基本设计原理，我们可以根据工艺要求设计出我们所需的进瓶螺旋杆，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进瓶螺旋杆的功能，一般的数控机床也只有加工等变螺距的指令。故我们在设计时可以对螺旋曲线（主要是中低速的螺杆）进行简化：等速段即等螺距(进口端)+等加速段(中间过渡)+等速段(出口即容器与星形拨轮的衔接) ，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(0~1圈)，速度位移曲线图见（图四）。作这样处理后，对容器的平稳运送没有造成很大的影响。而在加工难度上却简单了许多，特别是测绘时，由于其原件有磨损，要想准确测量其螺线，难度极大，但我们可以根据供送容器、星形拨轮的大小及螺杆的长短设计出替代品。下面我们应用实例进一步阐述进瓶螺旋杆的设计与加工。已知供送容器的瓶径为65mm，星形拨轮的节距为126mm，螺杆总长700mm，左旋螺线。根据已知条件设计加工进瓶螺旋杆。

       1.进瓶螺旋杆各段参数的确定

       由以上理论及公式可得：

       ①、V1=65mm/t 取t1 =2圈，则等速段 S1m= V1 t1 =65x2=130mm

       ②、V末=126mm/t取t3=1圈，则末等速段V末=S3m= V3 t3=126x1=126mm

       ③、匀变速段S2m=700- S1 -S3 =444mm(亦可从S2m= V2ｍｔ3+ ｔ3　2  算出)

       当速度从65mm/t增加到126mm/t  其加速度ã根据等加速度运动规律:

       平均速度 V平=(V末+V1) /2=(126+65)/2=95.5mm/t ，取螺旋线旋转的圈数t3=S2m/ V平=444/95.5=4.65(圈)，加速度 ã=(V末-V1)/ t3=(126-65)/4.65=13.10mm/t2。根据计算结果，作出此根进瓶螺旋杆的速度位移曲线。

       2.进瓶螺旋杆的数控加工

       此次加工选用数控铣加工中心（亦可选用仿车、仿铣），型号为1250A，系统是SX850。1250A铣中心可以四轴(X、Y、Z、A)联动，还可以根据给定的数学表达式自动完成运行轨迹。加工进瓶螺杆时，A轴(绕X旋转)按给定的角度带动螺杆转动，铣刀沿螺杆(X方向)按给定的轨迹运动。故各参数的处理，主要集中在A(旋转的角度)及给定的轨迹(X方向的位移)，螺杆的转动角度按360度为一圈累计，而位移仍是按照运动方程S= V0t + ｔ2给出，t的单位是圈，在数控程序中是用[T1]/360(变量)表示，与角度A的变量[T1]保持一致。当大小与瓶径几乎相等(相差±3)的铣刀，按程序进行运行，即可完成进瓶螺旋杆的加工。

       结论：本文根据运动方程，引伸出一种更为直观的进瓶螺杆设计方法，同时为了解决加工、测绘难的问题，还对进瓶螺杆的螺旋线进行简化。上海昱音机械有限公司生产技术人员多次使用此法，为客户测绘设计进瓶螺杆，均能满足使用要求，从而证明此设计方法的可行性。如何把简单的设计加工成产品，本文还例举了数控加工的数学处理及程序，以便读者借鉴。