大型塑料檢查井井座的模塊化成型加工裝置的制作方法

本實用新型涉及大型塑料檢查井井座成型加工領域，尤其涉及大型塑料檢查井井座的模塊化成型加工裝置。

背景技術：

公共市政管網(wǎng)建設用大型塑料檢查井系統(tǒng)(簡稱市政大型塑料檢查井)是用于替代傳統(tǒng)的水泥磚砌管網(wǎng)系統(tǒng)的綠色、環(huán)保、節(jié)能、省地型塑料建材產品，主要用于公共市政管網(wǎng)系統(tǒng)，市政大型塑料檢查井是我國和歐美發(fā)達國家正在積極研制開發(fā)的高科技、環(huán)保型建材項目。

大型塑料檢查井系統(tǒng)一般由井蓋、井室和井座組成，其中，檢查井井座是體積大、外形和結構復雜的關鍵部件，檢查井井座重量一般達數(shù)萬克至數(shù)十萬克以上，外形尺寸大于1米，一次性整體注塑成型是其傳統(tǒng)生產方法。通常，檢查井井座是由主管和二個以上支承管構成的，即二通、三通、四通、五通等多種類型的檢查井管件。大型塑料檢查井井座的注塑模具需要多個長距離側抽芯機構，而且，井座的主管和支承管外表面通常具有加強筋板，因而，檢查井井座外形復雜、尺寸巨大，導致注塑模具結構復雜、尺寸大，模具設計制造難度大、制造成本高，另外，注塑成型工藝要求較高，需要超大型注塑成型設備進行生產。

對于大型塑料檢查井成型加工，除了傳統(tǒng)的一次性整體注塑成型方法，國內外正在研究和應用滾塑成型方法，與注射成型相比，滾塑成型工藝設備與模具成本相對低廉，適合用于超大型塑料件成型加工，但是，滾塑成型模具結構設計需要充分考慮到熔體流動的特性，其生產效率較低，勞動強度大，自動化程度較低，不適合大型塑料管件批量生產。

目前，人們提出了多種類型的組合式塑料檢查井及其組裝方法，針對井座的主管和支承管焊接組合，一般是采用螺釘連接、熱熔焊接和涂膠等組合方法，這些組合方法的缺點是自動化程度低，勞動強度大，操作困難；焊接或連接接觸面小，連接組合部位強度低、容易滲漏。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提供大型塑料檢查井井座的模塊化成型加工裝置，可以實現(xiàn)大型塑料檢查井井座自動化、柔性化制造，簡化模具結構，降低模具制造成本，降低塑料檢查井注塑成型工藝難度和注塑成型設備要求。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術方案為：

大型塑料檢查井井座的模塊化成型加工裝置，包括主管注塑模具、支承管注塑模具、注塑成型設備、搬運機器人、搬運軌道、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，注塑成型設備包括主管自動化注塑成型機、支承管自動化注塑成型機，主管注塑模具和支承管注塑模具分別安裝在主管自動化注塑成型機和支承管自動化注塑成型機上，主管自動化注塑成型機和支承管自動化注塑成型機設置于搬運軌道一端，焊接系統(tǒng)設置于搬運軌道另一端，搬運機器人活動連接于搬運軌道上，且搬運機器人位于注塑成型設備和焊接系統(tǒng)之間，焊接系統(tǒng)包括設置于搬運軌道上的焊接底座板、固定于焊接底座板上的定位塊、至少一個焊接板、與焊接板的數(shù)量相同的焊接板機械手、與焊接板的數(shù)量相同的支承管機械手，焊接板機械手、支承管機械手分別通過支架活動連接于焊接底座板，每個焊接板安裝有一個焊接板機械手，塑料檢查井井座的注塑成型后的主管設置于定位塊上，各焊接板分別位于塑料檢查井井座的注塑成型后的各支承管與主管之間，焊接板的兩側側面分別為焊接面，焊接板的兩側焊接面分別與支承管接合面及主管接合面相對接配合，控制系統(tǒng)控制連接注塑成型設備、搬運機器人、焊接板機械手、支承管機械手，在主管自動化注塑成型機上設有主管注塑機機械手，在支承管自動化注塑成型機上設有支承管注塑機機械手。

在支承管接合面處設有法蘭圈，支承管通過法蘭圈與主管組合連接，支承管的法蘭圈寬度大于2倍井座壁厚。

焊接系統(tǒng)的焊接板具有自動控制的電熱機構。

焊接板的與支承管接合面相對接配合的焊接面與支承管的法蘭圈底面的形狀相同。這里法蘭圈底面即為支承管接合面。

采用大型塑料檢查井井座的模塊化成型加工裝置的方法，該方法包括如下步驟：

a.根據(jù)塑料檢查井井座的材料和設計尺寸，設計主管和支承管，準備主管注塑模具、支承管注塑模具；主管注塑模具、支承管注塑模具分別安裝在主管自動化注塑成型機、支承管自動化注塑成型機上，設定工作指令和控制程序，啟動控制系統(tǒng)；

b.注塑成型設備工作，主管注塑模具、支承管注塑模具分別開始注塑成型；主管和支承管成型后，分別由主管注塑機機械手、支承管注塑機機械手抓取轉交給搬運機器人；搬運機器人將主管輸送至焊接系統(tǒng)的定位塊上，主管倒置固定于定位塊，并將支承管轉交給支承管機械手；

c.焊接系統(tǒng)開始工作，焊接板溫度控制在塑料檢查井井座塑料熔體溫度范圍內，焊接板機械手和支承管機械手分別抓取焊接板和支承管，并將主管接合面、支承管接合面分別和焊接板兩側的焊接面緊密接觸，焊接板快速加熱主管接合面及支承管接合面表面；

d.主管接合面和支承管接合面表面快速加熱融化后，支承管機械手控制主管和支承管分離，焊接板機械手控制焊接板抽離，并在主管接合面和支承管接合面表面融化狀態(tài)下，支承管機械手快速接合壓緊主管和支承管，直至主管和支承管接合面溫度下降至固態(tài)；

e.主管和支承管組合焊接完成，取下塑料檢查井井座。

塑料檢查井井座的主管和支承管采用模塊化設計與分體式制造，主管和支承管的注塑和焊接為一體化自動加工。

電熱機構對主管接合面和支承管接合面表面快速均勻加熱融化，主管接合面和支承管接合面表面是淺表面加熱融化。

主管和支承管的成型加工分別由主管自動化注塑成型機、支承管自動化注塑成型機來完成。

焊接板速加熱主管接合面及支承管接合面表面的加熱時間3～10秒。

本實用新型組成檢查井井座的主管和支承管采用模塊化設計與分體式制造，即將檢查井井座分解為主管和支承管，首先通過主管和支承管分別注塑成型，支承管注塑成型后即帶有法蘭圈結構，再進行主管和支承管焊接組合為檢查井井座整體，注塑和焊接是一體化自動加工。

因檢查井壁厚一般小于15mm，支承管和主管接觸面設計為法蘭圈特征，其增大接合面面積，可以增大焊接強度，支承管得法蘭圈和主管組合連接，支承管的法蘭圈寬度H大于2倍井座壁厚h，H在30～50mm范圍內，h在10～15mm范圍內，H、h皆為正有理數(shù)，主管和支承管分別由自動化注塑成型設備注塑成型加工。

支承管和主管組合是由焊接系統(tǒng)的焊接板完成焊接連接，焊接板的焊接面與主管和支承管的接合面法蘭圈形狀一致，即焊接板的焊接面與主管和支承管接合面相互配合，焊接系統(tǒng)的焊接板機械手和支承管機械手數(shù)量都可以有多個。

焊接系統(tǒng)的焊接板具有自動控制的電熱機構，電熱機構對主管和支承管的接合面表面快速均勻加熱融化，主管和支承管的接合面是淺表面加熱融化，焊接板由焊接板機械手控制，焊接板溫度控制在塑料熔體溫度范圍內。

主管注塑模具包括主管型芯、主管型腔、動模、定模、澆注系統(tǒng)等。支承管注塑模具包括支承管型芯、支承管型腔、動模、定模、澆注系統(tǒng)等。

本實用新型具有如下積極效果：1.采用模塊化設計和分體式制造方法，可以將超大型注塑模具簡化為中小型注塑模具，避免或簡化模具抽芯機構，模具結構簡單，降低模具設計難度和制造成本；2.采用模塊化設計和分體式制造方法，可以避免使用超大型注塑成型設備，中小型注塑成型設備也可以滿足大型塑料檢查井井座加工，降低塑料檢查井注塑成型工藝難度，降低能源消耗；3.采用模塊化設計和分體式制造方法，大型塑料檢查井井座柔性化加工程度高，在本實用新型中，只要更換主管或支承管注塑模具，就可以方便地實現(xiàn)二通、三通、四通、五通等多種類型的檢查井井座成型加工；4.支承管的焊接面采用法蘭圈結構，法蘭圈與主管圓柱體外表面直接焊接，可以增大焊接面積，焊接強度高，焊接操作簡單；采用焊接面的淺表面加熱溶化，焊接質量好，可以降低焊接基體材料變形；5.生產效率高，容易實施大批量自動化生產；6.適用范圍廣，可以成型加工所有熱塑性塑料材料。

附圖說明

圖1為實施例1中本實用新型的結構示意圖。

圖2為實施例1中PE塑料二通井座的截面結構示意圖。

圖3為實施例1中PE塑料二通井座的俯視結構示意圖。

圖4為實施例2中本實用新型的結構示意圖。

圖5為實施例2中PVC塑料三通井座的截面結構示意圖。

圖6為實施例2中PVC塑料三通井座的俯視結構示意圖。

圖中：1.主管自動化注塑成型機、1-1.主管注塑機機械手、2.主管注塑模具、3.搬運軌道、4.支承管自動化注塑成型機、4-1.支承管注塑機機械手、5.支承管注塑模具、6.搬運機器人、7.支承管、7-1.支承管接合面、8.焊接板一、8-1.焊接面、9.焊接板機械手一、10.主管、10-1.主管接合面、11.焊接板機械手二、12.焊接板二、12-1.焊接板二焊接面、13.控制系統(tǒng)、14.支架、15定位塊、16.焊接底座板、17.法蘭圈、18.支承管機械手一、19.支承管機械手二。

具體實施方式

以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述：

實施例1，參見附圖1～附圖3，以PE塑料二通井座成型加工為例，大型塑料檢查井井座的模塊化成型加工裝置，包括：主管自動化注塑成型機1、主管注塑模具2、搬運軌道3、支承管自動化注塑成型機4、支承管注塑模具5、搬運機器人6、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)13。

二通檢查井井座包括：支承管7、主管10，在支承管接合面7-1處設有法蘭圈17，焊接系統(tǒng)包括焊接底座板16、定位塊15、焊接板一8、焊接板機械手一9、支承管機械手一18、焊接板二12、焊接板機械手二11、支承管機械手二19，焊接板一8的與支承管接合面7-1相對接配合的焊接面8-1與支承管7的法蘭圈17底面的形狀相同，法蘭圈17的底面為曲面，法蘭圈17的寬度H大于2倍井座壁厚h，這里H是40mm，h為10mm，主管注塑模具2安裝在主管自動化注塑成型機1，支承管注塑模具5安裝在支承管自動化注塑成型機4。各焊接板機械手及支承管機械手分別通過支架14活動連接于焊接底座板16。

啟動控制系統(tǒng)13，設定工作指令和控制程序；焊接板一8溫度控制在PE塑料熔體溫度范圍220～275度。

主管自動化注塑成型機1和支承管自動化注塑成型機4工作，主管注塑模具2、支承管注塑模具5開始注塑成型；主管10和支承管7成型后，分別由主管注塑機機械手1-1、支承管注塑機機械手4-1抓取轉交給搬運機器人6；搬運機器人6將主管10和支承管7輸送至焊接系統(tǒng)，并將主管10倒置固定在定位塊15上；支承管7輸送至焊接系統(tǒng)的支承管機械手一18。

焊接系統(tǒng)工作，焊接板機械手一9和支承管機械手一18分別抓取焊接板一8和支承管7，并將主管10、支承管7和焊接板一8的焊接面8-1緊密接觸，焊接板一8快速加熱主管接合面10-1和支承管接合面7-1表面，加熱時間3～5秒；主管接合面10-1和支承管接合面7-1表面快速加熱融化后，焊接板一8抽離；支承管機械手一18和焊接板機械手一9各自控制支承管7、焊接板一8和主管10分離，并在主管10和支承管7的接合表面融化狀態(tài)下，支承管機械手一18控制支承管7再快速接合壓緊主管10，直至主管10和支承管7接合面溫度下降至固態(tài)。

主管10和支承管7組合焊接完成，取下PE塑料二通井座。

實施例2，參見附圖4～附圖6，以PVC塑料三通井座成型加工為例，大型塑料檢查井井座的模塊化成型加工裝置，包括：主管自動化注塑成型機1、主管注塑模具2、搬運軌道3、支承管自動化注塑成型機4、支承管注塑模具5、搬運機器人6、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)13。

三通檢查井井座包括：兩個支承管7、主管10，在兩個支承管7的支承管接合面7-1處分別設有法蘭圈17，法蘭圈17的寬度H大于2倍井座壁厚h，這里H是30mm，h為10mm，焊接系統(tǒng)包括焊接底座板16、定位塊15、焊接板一8和焊接板二12、焊接板機械手一9和焊接板機械手二11、支承管機械手一18和支承管機械手二19。其余機構與實施例1相同。

啟動控制系統(tǒng)13，設定工作指令和控制程序；焊接板一8和焊接板二12溫度控制在PVC塑料熔體溫度范圍80～90度。

主管自動化注塑成型機1和支承管自動化注塑成型機4工作，主管注塑模具2、支承管注塑模具5開始注塑成型；主管10、兩個支承管7成型后，分別由主管注塑機機械手1-1、支承管注塑機機械手4-1抓取轉交給搬運機器人6；搬運機器人6將主管10、兩個支承管7輸送至焊接系統(tǒng)，并將主管10倒置固定在定位塊15上；一個支承管7輸送至焊接系統(tǒng)的支承管機械手一18；另一個支承管7輸送至焊接系統(tǒng)的支承管機械手二19。

焊接系統(tǒng)工作，焊接板機械手一9、焊接板機械手二11、支承管機械手一18和支承管機械手二19分別抓取焊接板一8、焊接板二12、兩個支承管7，并將主管10、一個支承管7和焊接板一8的焊接面8-1緊密接觸，以及主管10、另一個支承管7和焊接板二12的焊接板二焊接面12-1緊密接觸，焊接板加熱時間5～10秒；主管10和一支承管7、主管10和另一支承管7的主管接合面10-1和支承管接合面7-1表面快速加熱融化后，焊接板一8和焊接板二12抽離，支承管機械手一18和焊接板機械手一9各自控制一支承管7、焊接板一8和主管10分離，支承管機械手二19和焊接板機械手二11各自控制另一支承管7、焊接板二12和主管10分離，并在兩個支承管7和主管10的支承管接合面7-1、主管接合面10-1表面融化狀態(tài)下，再快速接合壓緊兩個支承管7和主管10，直至接合面溫度下降至固態(tài)。

兩個支承管7和主管10組合焊接完成，取下PVC塑料三通井座。

以上所述僅為本實用新型的較佳實例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。