一种塑料管材生产线及生产方法与流程

技术领域：

本发明涉及塑料管材自动化加工技术领域，具体涉及一种塑料管材生产线及生产方法。

背景技术：
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塑料管材作为化学建材的重要组成部分，以其优越的性能，卫生、环保、低耗等优点为用户所广泛接受，主要有upvc排水管、upvc给水管、铝塑复合管、聚乙烯(pe)给水管材、聚丙烯ppr热水管这几种。

现有塑料管材生产工艺主要包括配料、混料、挤出、定型、冷却、打标、牵引、切割、收集等步骤，整体工艺相对成熟，基本能够满足各类管材的生产。但是，在实践应用过程中，仍发现存在着深层次技术难题亟待进一步在技术结构上深入研究解决，例如现有管材切割时无法实现精准定长切割，导致后期管材安装时需要精修，尤其是当需要多根管材串联时加工误差会累积，最终导致管材整体长度无法设计要求，现有管材无法精准定长切割的主要原因在于管材运动中进行切割，这使得切割刀具与管材很难相对静止，最终影响管材切割长度。又如现有管材生产线一次只能加工一种长度的管材，而无法实现同时对多种不同长度型号管材的加工，而实际生产中经常需要加工不同长度的管材。上述问题的存在严重制约着管材生产线的加工精度以及加工效率。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现要素：
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本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供一种塑料管材生产线及生产方法，具有结构设计合理、精准定长切割、可同时加工不同长度的管材、加工精度高、加工效率高等优点。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

一种塑料管材生产线，包括塑料挤出机、挤出模具、真空定型箱、水冷器、牵引机、定长切割装置和管材收集装置；

所述定长切割装置包括传感器、控制器和机座，所述机座上至少设有一夹紧随动切割机构，所述夹紧随动切割机构连接有使其复位的复位牵引机构，所述传感器用于检测管材切割长度，并将检测信号传输给控制器，所述控制器给夹紧随动切割机构发生指令切割管材；

所述夹紧随动切割机构包括沿管材行进方向设置的导轨，所述导轨上设有移动座，所述移动座上设有轴向夹紧器、离心切割机、径向夹紧器和管材导出板，所述轴向夹紧器包括轴向夹紧气缸和轴向夹具，所述轴向夹具中心设有供管材通过的通孔，所述轴向夹具一端与轴向夹紧气缸连接，另一端沿其圆周方向设有多个弹性卡爪；所述离心切割机包括设置在移动座上的异形内套，所述异形内套与轴向夹具的中心线重合，所述异形内套包括一体成型的大圆筒段、折弯段和小圆筒段，所述弹性卡爪插入异形内套内，在折弯段的作用下弹性卡爪向内压缩夹紧管材，所述异形内套外壁上设有轴承，所述轴承上设有异形带轮，所述异形带轮上设有离心盘，所述离心盘分体设计，所述离心盘外壁上设有复位弹簧，所述异形带轮端部中心对称设有两刀座，所述刀座中部转动设置在异形带轮上，所述刀座一端与离心盘端部连接，另一端设有圆形切刀，所述异形带轮通过皮带与电机带轮连接，所述电机带轮与电机连接；所述径向夹紧器包括设置在移动座上的径向夹紧气缸，所述径向夹紧气缸上设有半圆形夹块a，所述移动座上设有与半圆形夹块a配合夹紧管材的半圆形夹块b；

所述复位牵引机构包括复位牵引绳和滑轮，所述滑轮设置在机座上，所述复位牵引绳一端与移动座连接，另一端绕过滑轮设有配重块，所述配重块驱动夹紧随动切割机构复位，所述机座上设有与移动座配合使用的缓冲器。

所述管材收集装置包括堆料架，所述堆料架上方设有对管材导向的v型导向板，所述v型导向板末端设有使管材脱离v型导向板的弧形导出板，所述堆料架用于收集从v型导向板脱落的管材，所述堆料架上方设有长杆，所述长杆上设有滑座，所述滑座上设有锁紧螺栓，所述滑座下方设有所述传感器。

所述堆料架包括沿管材行进方向间隔设置的多个u型架，多个u型架通过连杆连接，所述u型架上设有横梁，所述v型导向板和长杆分别设置在横梁上，所述u型架上倾斜设有堆料杆。

所述轴向夹具包括一体成型的法兰、导向圆筒段、夹紧圆筒段和向内折弯段，所述法兰与轴向夹紧气缸连接，所述移动座上设有与导向圆筒段配合导向的导向套，所述夹紧圆筒段和向内折弯段上沿圆周方向均匀间隔设有多个开槽，相邻两个开槽之间的部分为所述弹性卡爪。

所述轴向夹紧器设置在离心切割机的上游方向，所述径向夹紧器设置在离心切割机的下游方向。

所述挤出模具为一出四模具，对应的所述机座沿垂直于管材行进方向间隔设有四个所述夹紧随动切割机构，所述堆料架上方沿垂直于管材行进方向间隔设有四个所述v型导向板和四个所述传感器，一个夹紧随动切割机构对应一个v型导向板和一个传感器。

一种塑料管材生产方法，包括以下步骤：牵引机将管材牵引送入定长切割装置，管材依次穿过轴向夹具、异形内套和半圆形夹块b，并经管材导出板进入v向导向板，当传感器检测到管材时给控制器发送信号，控制器给轴向夹紧气缸、径向夹紧气缸和电机发送指令，轴向夹紧气缸动作推动轴向夹具向异形内套插入，在异形内套的折弯段作用下轴向夹具上的弹性卡爪向内压缩抓紧管材，同时径向夹紧气缸推动半圆形夹块a向下运动与半圆形夹块b配合夹紧管材，在轴向夹具、半圆形夹块a和半圆形夹块b的共同作用下使得管材与移动座锁紧在一起，移动座与管材一起运动，电机通过皮带带动异形带轮旋转，异形带轮旋转使得离心盘做离心运动，离心盘离心运动驱动刀座旋转，刀座旋转带动其上的圆形切刀向管材方向运动进行切割管材，管材切割完成后，电机停止转动，离心盘在复位弹簧的作用下复位，轴向夹紧气缸和径向夹紧气缸复位，管材与移动座脱离，此时在配重块的作用下带动移动座复位，为下一次管材切割做好准备。

本发明采用上述技术方案，能够带来如下有益效果：

(1)本申请研发随动切割技术实现管材与切割设备一起运动，管材与切割设备相对静止，进而实现在相对静止条件下进行管材切割，不仅提高切割精度，而且不会影响管材生产效率。随动切割技术的核实在于两点，一是管材与切割装置如何牢固的锁紧在一起，同时又能很快速的分开，二是切割装置如何复位。采用双夹紧方式确保夹紧牢固可靠，轴向夹具与异形内套配合轴向夹紧，半圆形夹块a和半圆形夹块b配合进行径向夹紧，整体夹紧牢固可靠，且通过气缸进行切换夹紧和松开；采用配重块、滑轮、复位牵引绳的结构形式实现切割装置的复位，具有成本低、运行可靠等优点。(2)传感器的位置可以调节，进而可以改变管材切割长度，使用非常方便灵活，而且通过设计不同的挤出模具以及对应的增加夹紧随动切割机构、v型导向板和传感器，可以实现多路同时定长切割，且切割长度可以不同，满足多样加工需求。

附图说明：

图1为本发明定长切割装置和管材收集装置的结构示意图；

图2为本发明定长切割装置的结构示意图；

图3为本发明夹紧随动切割机构的结构示意图；

图4为本发明夹紧随动切割机构的另一视角结构示意图；

图5为本发明离心切割机的侧视图；

图6为本发明离心切割机省去切割组件的结构示意图；

图7为图6中的a-a向剖视图；

图8为本发明轴向夹具未开槽之前的结构示意图；

图9为本发明轴向夹具的结构示意图；

图10为本发明异形内套的结构示意图；

图11为本发明管材收集装置的结构示意图；

图12为本发明管材生产线的流程框图；

图中，1、传感器，2、控制器，3、基座，4、夹紧随动切割机构，401、导轨，402、移动座，403、轴向夹紧器，4031、轴向夹紧气缸，4032、轴向夹具，40321、法兰，40322、导向圆筒段，40323、夹紧圆筒段，40324、向内折弯段，40326、开槽，404、离心切割机，4041、异形内套，40411、大圆筒段，40412、折弯段，40413、小圆筒段，4042、轴承，4043、异形带轮，4044、离心盘，4045、复位弹簧，4046、刀座，4047、圆形切刀，4048、皮带，4049、电机带轮，4050、电机，406、径向夹紧器，4061、径向夹紧气缸，4062、半圆形夹块a，4063、半圆形夹块b，407、管材导出板，408、导向套，5、复位牵引机构，501、复位牵引绳，502、滑轮，503、配重块，6、管材收集装置，601、堆料架，6011、u型架，6012、连杆，6013、横梁，6014、堆料杆，602、v型导向板，603、弧形导出板，604、长杆，605、滑座，606、锁紧螺栓，7、塑料挤出机，8、挤出模具，9、真空定型箱，10、水冷器，11、牵引机，12、定长切割装置，13、管材。

具体实施方式：

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

在本发明中，术语“上游、“下游”、“中部”、“前端”、“后端”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“设置”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，例如，“设有”和“设置”可以是固定安装，也可以是可拆卸安装，或成一体；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-12所示，一种塑料管材生产线，包括塑料挤出机7、挤出模具8、真空定型箱9、水冷器10、牵引机11、定长切割装置和管材收集装置6；这里的塑料挤出机7、挤出模具8、真空定型箱9、水冷器10和牵引机11直接采用现有技术即可，

所述定长切割装置包括传感器1、控制器2和机座3，所述机座3上至少设有一夹紧随动切割机构4，所述夹紧随动切割机构4连接有使其复位的复位牵引机构5，所述传感器1用于检测管材13切割长度，并将检测信号传输给控制器2，所述控制器2给夹紧随动切割机构4发生指令切割管材13；

所述夹紧随动切割机构4包括沿管材13行进方向设置的导轨401，所述导轨401上设有移动座402，所述移动座402上设有轴向夹紧器403、离心切割机404、径向夹紧器406和管材导出板407，所述轴向夹紧器403包括轴向夹紧气缸4031和轴向夹具4032，所述轴向夹具4032中心设有供管材13通过的通孔4033，所述轴向夹具4032一端与轴向夹紧气缸4031连接，另一端沿其圆周方向设有多个弹性卡爪4033；所述离心切割机404包括设置在移动座402上的异形内套4041，所述异形内套4041与轴向夹具4032的中心线重合，所述异形内套4041包括一体成型的大圆筒段40411、折弯段40412和小圆筒段40413，所述弹性卡爪4033插入异形内套4041内，在折弯段40412的作用下弹性卡爪4033向内压缩夹紧管材13，所述异形内套4041外壁上设有轴承4042，所述轴承4042上设有异形带轮4043，所述异形带轮4043上设有离心盘4044，所述离心盘4044分体设计，所述离心盘4044外壁上设有复位弹簧4045，所述异形带轮4043端部中心对称设有两刀座4046，所述刀座4046中部转动设置在异形带轮4043上，所述刀座4046一端与离心盘4044端部连接，另一端设有圆形切刀4047，所述异形带轮4043通过皮带4048与电机带轮4049连接，所述电机带轮4049与电机4050连接；所述径向夹紧器406包括设置在移动座402上的径向夹紧气缸4061，所述径向夹紧气缸4061上设有半圆形夹块a4062，所述移动座402上设有与半圆形夹块a4062配合夹紧管材13的半圆形夹块b4063；

所述复位牵引机构5包括复位牵引绳501和滑轮502，所述滑轮502设置在机座3上，所述复位牵引绳501一端与移动座402连接，另一端绕过滑轮502设有配重块503，所述配重块503驱动夹紧随动切割机构4复位，所述机座3上设有与移动座402配合使用的缓冲器。本申请研发随动切割技术实现管材13与切割设备一起运动，管材13与切割设备相对静止，进而实现在相对静止条件下进行管材13切割，不仅提高切割精度，而且不会影响管材13生产效率。随动切割技术的核实在于两点，一是管材13与切割装置如何牢固的锁紧在一起，同时又能很快速的分开，二是切割装置如何复位。采用双夹紧方式确保夹紧牢固可靠，轴向夹具4032与异形内套4041配合轴向夹紧，半圆形夹块a4062和半圆形夹块b4063配合进行径向夹紧，整体夹紧牢固可靠，且通过气缸进行切换夹紧和松开；采用配重块503、滑轮502、复位牵引绳501的结构形式实现切割装置的复位，具有成本低、运行可靠等优点。传感器1的位置可以调节，进而可以改变管材13切割长度，使用非常方便灵活，而且通过设计不同的挤出模具8以及对应的增加夹紧随动切割机构4、v型导向板602和传感器1，可以实现多路同时定长切割，且切割长度可以不同，满足多样加工需求。

所述管材收集装置6包括堆料架601，所述堆料架601上方设有对管材13导向的v型导向板602，所述v型导向板602末端设有使管材13脱离v型导向板602的弧形导出板603，所述堆料架601用于收集从v型导向板602脱落的管材12，所述堆料架601上方设有长杆604，所述长杆604上设有滑座605，所述滑座605上设有锁紧螺栓606，所述滑座605下方设有所述传感器1。将传感器1设置在堆料架601上，与v型导向板602配合进行切割长度检测以及切断管材13的导出和收集。

所述堆料架601包括沿管材13行进方向间隔设置的多个u型架6011，多个u型架6011通过连杆6012连接，所述u型架6011上设有横梁6013，所述v型导向板602和长杆604分别设置在横梁6013上，所述u型架6011上倾斜设有堆料杆6014。采用u型架6011和连杆6012的结构形式具有连接牢固可靠，同时便于安装横梁6013和堆料杆6014，使管材13依靠自身重力进行堆积收集。

所述轴向夹具4032包括一体成型的法兰40321、导向圆筒段40322、夹紧圆筒段40323和向内折弯段40324，所述法兰40321与轴向夹紧气缸4031连接，所述移动座402上设有与导向圆筒段40322配合导向的导向套408，所述夹紧圆筒段40323和向内折弯段40324上沿圆周方向均匀间隔设有多个开槽40326，相邻两个开槽40326之间的部分为所述弹性卡爪4033。轴向夹具4032采用一体成型设计，整体结构可靠，尤其是弹性卡爪4033是在夹紧圆筒段40323和向内折弯段40324上直接开槽40326而成不仅满足了弹性变形的要求，而且结构强度安全可靠，进可以与异形内套4041的折弯段40412配合进行夹紧，退可以快速脱离折弯段40412弹性复位。

所述轴向夹紧器403设置在离心切割机404的上游方向，所述径向夹紧器406设置在离心切割机404的下游方向。这样使夹紧效果最好的轴向夹紧器403起主要的夹紧效果，径向夹紧器406起到主要的辅助夹紧效果，尤其是在切割时能够有效防止管材13的窜动，进而确保夹紧牢固可靠，同时切割平稳精准。

所述挤出模具8为一出四模具，这里的一出四模具直接采用现有技术，对应的所述机座3沿垂直于管材13行进方向间隔设有四个所述夹紧随动切割机构4，所述堆料架601上方沿垂直于管材13行进方向间隔设有四个所述v型导向板602和四个所述传感器1，一个夹紧随动切割机构4对应一个v型导向板602和一个传感器1。当采用一出四模具时，本申请可以调节传感器1的位置，实现切割不同长度的管材13，进而能够满足更多加工需求，提高加工效率。

一种塑料管材生产方法，包括以下步骤：牵引机11将管材13牵引送入定长切割装置，管材13依次穿过轴向夹具4032、异形内套4041和半圆形夹块b4063，并经管材导出板407进入v向导向板602，当传感器1检测到管材13时给控制器2发送信号，控制器2给轴向夹紧气缸4031、径向夹紧气缸4061和电机4050发送指令，轴向夹紧气缸4031动作推动轴向夹具4032向异形内套4041插入，在异形内套4041的折弯段40412作用下轴向夹具4032上的弹性卡爪4033向内压缩抓紧管材13，同时径向夹紧气缸4061推动半圆形夹块a4062向下运动与半圆形夹块b4063配合夹紧管材13，在轴向夹具4032、半圆形夹块a4062和半圆形夹块b4063的共同作用下使得管材13与移动座402锁紧在一起，移动座402与管材13一起运动，电机4050通过皮带4048带动异形带轮4043旋转，异形带轮4043旋转使得离心盘4044离心运动，离心盘4044离心运动驱动刀座4046旋转，刀座4046旋转带动其上的圆形切刀4047向管材13方向运动进行切割管材13，管材13切割完成后，电机4050停止转动，离心盘4044在复位弹簧4045的作用下复位，轴向夹紧气缸4031和径向夹紧气缸4061复位，管材13与移动座402脱离，此时在配重块503的作用下带动移动座402复位，为下一次管材13切割做好准备。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。