大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法技术

本发明专利技术公开了大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法，井室由数量为8‑16偶数的扇形件拼接组合而成，各扇形件挤塑成型加工后，超声点焊连接各扇形件为井室，再由激光透射焊接各扇形件拼接焊缝。成型加工装置包括挤塑设备和挤塑模具、机器人及机械手、输送带、井室定位控制机构、超声焊接系统、激光焊接系统、控制系统等。该大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法实现大型塑料检查井井室模块化、自动化大批量制造；简化模具结构、降低模具设计和制造难度；提高激光焊缝质量，增强井室连接可靠性和密封性。

【技术实现步骤摘要】
大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法
本专利技术涉及大型塑料检查井成型加工领域，尤其涉及大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法。
技术介绍
在市政给排水管网系统建设中，阀门井、跌水井等大型塑料检查井的市场需求量越来越大，大型塑料检查井一般由井盖、井室和井座组成，其中,井室（壁厚15-20mm、直径1500-2000mm、高度1000-2000mm以上）为大型圆筒形管件,在安装过程中井室承载周围土壤侧压力，以及道路上车辆的冲击和压力，为提高井室的抗压、抗拉和抗弯曲强度,通常井室外壁设置加强筋板,且井室具备密封性好、容易加工等特点。一次性整体注塑成型是塑料检查井的传统成型成型方法，但是，壁厚15-20mm、直径1500-2000mm、高度1000-2000mm的大型塑料检查井井室采用一次性整体注塑成型极其困难，不仅注塑模具尺寸大、井室和加强筋板的模具脱模困难,而且,还需要超大型注塑机才能满足井室注塑成型加工,注塑模具制造成本和注塑机设备成本高，生产效率低。申请号201810097724.0、201610885926.2提供了直通型塑料检查井的成型加工装置及其成型方法，但是直通型塑料检查井外壁没有设置加强筋板，仅适用于直径1000mm以下的塑料检查井成型加工。申请号201510711017.2提供了一体式防沉降阀门检查井，采用滚塑工艺进行加工，但是滚塑工艺生产效率较低，不适合大批量生产。目前,塑料焊接组合方法主要是热板焊接、热熔缠绕、超声焊接、熔体填充和化学沾接等，对于结构复杂、大尺寸的大型塑料检查井，这些焊接组合方法存在焊接变形大、焊接强度差、焊缝密封性差、生产效率低等问题。专利技术专利申请号：201810097725.5、201810098632.4、201810098631.X、201810097724.0、201810096336.0，提供了多种不同的大型塑料检查井激光组合成型方法，这些方法是将井座或井室分解为主管、支承管或其他镶拼连接形式的多个部件，各部件再由激光焊接组合连接成型检查井，但是，由于各部件焊接面即焊缝均在各部件镶拼对接面上，镶拼对接面即焊缝在检查井壁面内，与检查井壁面成夹角，由于焊缝不能与检查井外壁面形成等距离平行，激光焊接时，激光焊接是采用透射焊接方法，激光束透过检查井壁面照射焊缝，受到激光束散射和被检查井材料吸收等因素影响，激光束透过不均匀等距离的检查井壁面过程中，激光束照射焊缝的光斑能量分布不均，因而，焊缝吸收激光转化的热量分布不均，焊缝温度分布不均影响了焊缝连接强度和焊接质量，降低了检查井机械强度。另外，大型塑料检查井激光焊接时，由于焊接长度、宽度和焊接面积较大，焊接时，大型塑料检查井的焊缝定位与夹紧机构设计问题一直难以得到合理解决。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法，即井室采用组合式结构，井室是由数量8个以上偶数的扇形件拼接组合而成，各扇形件挤塑成型加工后，超声点焊连接各扇形件为井室，再由激光透射焊接各扇形件拼接焊缝。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：大型拼接式塑料检查井井室，所述检查井井室是由偶数个同轴的扇形件依次焊接而成的圆筒形结构件，扇形件的数量为8-16个，扇形件包括黑色扇形件和白色扇形件，圆筒形结构件由黑色扇形件和白色扇形件相间依次焊接而成，并且每个所述黑色扇形件与每个所述白色扇形件的两端部均一体成型有向外凸起的翻边，翻边用于黑色扇形件和白色扇形件焊接对接。作为优选，所述白色扇形件的翻边底侧面和所述黑色扇形件的翻边上侧面之间对接形成焊缝面，所述焊缝面通过井室圆周轴线。作为优选，所述白色扇形件与黑色扇形件的翻边厚度与井室壁厚一致，且翻边高度为井室壁厚的1-2倍，井室壁厚10-20mm。井室直径1500-2000mm、高度1000-2000mm。作为优选，所述黑色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料添加碳黑后挤塑成型所得，PP颗粒原料与碳黑重量份比例为：PP100份、碳黑0.5-1份。作为优选，所述白色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料挤塑成型所得。大型拼接式塑料检查井井室的成型加工设备，按照加工工序依次包括挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构，激光焊接系统、输送带以及控制系统；所述挤塑成型装置包括挤塑机构一和挤塑机构二，所述挤塑机构一用于对黑色扇形件进行挤塑成型，挤塑机构二用于对白色扇形件进行挤塑成型，黑色扇形件和白色扇形件依次间隔挤塑成型；所述第一机器人操作装置包括第一机器人和第一机械手，所述第二机器人操作装置包括第二机器人和两个第二机械手，通过所述第一机器人操作装置将在挤塑成型装置内加工好的黑色扇形件和白色扇形件移动至超声焊接系统中；所述第二机器人操作装置将第一机器人操作装置移送来的扇形件通过超声焊接系统按照黑色扇形件和白色扇形件相间顺序依次点焊，形成初点焊圆筒形结构件；所述超声焊接系统包括超声焊接主机以及焊接模具，所述黑色扇形件与白色扇形件夹紧在焊接模具中间，并经超声焊接主机焊接；通过所述第二机器人操作装置将在超声焊接系统中焊接好的初点焊圆筒形结构件移动至井室定位控制机构进行激光焊接前的定位固定；所述井室定位控制机构包括旋转盘、伺服电机、工作台二，伺服电机固定于工作台二上端面，伺服电机输出轴与旋转盘固定连接，旋转盘轴心线水平平行工作台二上端面，旋转盘轴向一侧设有用于配合定位初点焊圆筒形结构件的圆槽，圆槽内壁沿周向均布有与初点焊圆筒形结构件的各黑色扇形件和白色扇形件的对接翻边相配合的凹槽，旋转盘可带动初点焊圆筒形结构件旋转，初点焊圆筒形结构件经激光焊接系统焊接成型；所述激光焊接系统包括焊接头、光纤以及激光器；所述控制系统分别控制所述挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构、激光焊接系统的操作。作为优选，所述超声焊接主机包括伺服机构、振动杆以及超声波发生器，超声波发生器连接在伺服机构的输出端，振动杆连接在超声波发生器的输出端。大型拼接式塑料检查井井室的成型方法，包括以下步骤：a、挤塑成型：依据大型拼接式塑料检查井井室的设计尺寸，设计黑色扇形件和白色扇形件，确定黑色扇形件和白色扇形件及翻边的外径、壁厚和高度尺寸，以及材料和配方比例；根据扇形件及翻边尺寸，确定挤塑成型装置；控制系统启动，按照工作指令，挤塑机构一和挤塑机构二分别依次挤塑成型黑色扇形件和白色扇形件；b、超声点焊接：黑色扇形件与白色扇形件挤塑成型后依次通过第一机器人装置抓取，移动至超声波焊接系统进行超声点焊接，黑色扇形件与白色扇形件相对接的翻边形成对接面，超声波焊接系统沿垂直于对接面的方向在对接面两端和中间位置点焊；偶数个黑色扇形件与白色扇形件依次经超声焊接后形成初点焊圆筒形结构件；c、定位：将初点焊圆筒形结构件定位安装在井室定位控制机构旋转盘上；d、激光焊接：经控制系统启动激光焊接系统，焊接时，激光焊缝面在水平位置，激光焊接系统依次对黑色扇形件与白色扇形件的翻边对接面进行整体焊接，焊接好一组黑色扇形件与白色扇形件后，初点焊圆筒形结构件通过旋转盘旋转到下一组的黑色扇形件与白色扇形件的激光焊缝面位于水平位置，再焊接下一组黑色扇形件与白色扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述检查井井室是由偶数个同轴的扇形件依次焊接而成的圆筒形结构件，扇形件的数量为8‑16个，扇形件包括黑色扇形件和白色扇形件，圆筒形结构件由黑色扇形件和白色扇形件相间依次焊接而成，并且每个所述黑色扇形件与每个所述白色扇形件的两端部均一体成型有向外凸起的翻边，翻边用于黑色扇形件和白色扇形件焊接对接。

【技术特征摘要】
1.大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述检查井井室是由偶数个同轴的扇形件依次焊接而成的圆筒形结构件，扇形件的数量为8-16个，扇形件包括黑色扇形件和白色扇形件，圆筒形结构件由黑色扇形件和白色扇形件相间依次焊接而成，并且每个所述黑色扇形件与每个所述白色扇形件的两端部均一体成型有向外凸起的翻边，翻边用于黑色扇形件和白色扇形件焊接对接。2.根据权利要求1所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述白色扇形件的翻边底侧面和所述黑色扇形件的翻边上侧面之间对接形成焊缝面，所述焊缝面通过井室圆周轴线。3.根据权利要求1所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述白色扇形件与黑色扇形件的翻边厚度与井室壁厚一致，且翻边高度为井室壁厚的1-2倍，井室壁厚10-20mm。4.根据权利要求1或2或3所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述黑色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料添加碳黑后挤塑成型所得，PP颗粒原料与碳黑重量份比例为：PP100份、碳黑0.5-1份。5.根据权利要求1或2或3所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述白色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料挤塑成型所得。6.大型拼接式塑料检查井井室的成型加工设备，其特征在于：按照加工工序依次包括挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构，激光焊接系统、输送带以及控制系统；所述挤塑成型装置包括挤塑机构一和挤塑机构二，所述挤塑机构一用于对黑色扇形件进行挤塑成型，挤塑机构二用于对白色扇形件进行挤塑成型，黑色扇形件和白色扇形件依次间隔挤塑成型；所述第一机器人操作装置包括第一机器人和第一机械手，所述第二机器人操作装置包括第二机器人和两个第二机械手，通过所述第一机器人操作装置将在挤塑成型装置内加工好的黑色扇形件和白色扇形件移动至超声焊接系统中；所述第二机器人操作装置将第一机器人操作装置移送来的扇形件通过超声焊接系统按照黑色扇形件和白色扇形件相间顺序依次点焊，形成初点焊圆筒形结构件；所述超声焊接系统包括超声焊接主机以及焊接模具，所述黑色扇形件与白色扇形件夹紧在焊接模具中间，并经超声焊接主机焊接；通过所述第二机器人操作装置将在超声焊接系统中焊接好的初点焊圆筒形结构件移动至井室定位控制机构进行激光焊接前的定位固定；所述井室定位控制机构包括旋转盘、伺服电机、工作台二，伺服电机固定于工作台二上端面，伺服电机输出轴与旋转盘固定连接，旋转盘轴心线水平平行工作台二上端面，旋转盘轴向一侧设有用于配...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭文胜，徐家乐，李洪达，
申请(专利权)人：常州信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32