本文通過對國內(nèi)外PVC-U排水管件注塑加工技術(shù)的發(fā)展情況及趨勢的分析，結(jié)合PVC-U排水管件自動化生產(chǎn)和質(zhì)量控制的要求，提出了管件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)外形和對應模具結(jié)構(gòu)的設計要點，特別是潛伏式澆注系統(tǒng)的設計應用和頂出系統(tǒng)的創(chuàng)新設計，使得PVC-U排水管件自動化生產(chǎn)成為可能，同時產(chǎn)品質(zhì)量比一般管件模具所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量又有所提高。
1.國內(nèi)外PVC-U排水管件注塑加工技術(shù)的發(fā)展情況及趨勢
我國PVC-U排水管件的生產(chǎn)最早是從二十世紀八十年代末期開始的。那時的注塑機主要是以配方粉料作為生產(chǎn)用料，模具全部都是采用大澆口直接進膠方式設計和制作，生產(chǎn)車間粉塵大，產(chǎn)品需要大量的人工進行澆口的修剪。原料先按照配方進行稱量，投入到高混機，高混到130后再轉(zhuǎn)入低混，低混溫度降至60 以下放出?？咳斯ひ淮度氲阶⑺軝C料斗中，早期生產(chǎn)工藝相對簡陋；其塑化效果差，產(chǎn)品的外觀和內(nèi)在質(zhì)量都不太穩(wěn)定。而且隨著生產(chǎn)的不斷進行，螺桿料筒經(jīng)過磨損后，粉料就不容易下料，影響生產(chǎn)的正常進行。早期的PVC-U排水管件生產(chǎn)：環(huán)境粉塵污染大、人工勞動強度大、工藝粗糙簡陋、生產(chǎn)效率低。隨著二十多年的發(fā)展，現(xiàn)在原料基本上是先進行造粒，既保證了配方中各種原料的充分捏合，又增加了后期生產(chǎn)的塑化效果。而且粒料也便于實現(xiàn)集中供料，在料斗中易于下料，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，產(chǎn)品質(zhì)量也因材料和注塑工藝的穩(wěn)定而得到較大提高。國內(nèi)也有部分企業(yè)實現(xiàn)了不同程度的自動化生產(chǎn)，尤其是近幾年，由于國內(nèi)人工成本的不斷提高，企業(yè)對管件生產(chǎn)自動化的迫切要求日益突出。其實國外早就在二十世紀七、八十年代就開始了管件生產(chǎn)的自動化，尤其是在歐美等發(fā)達國家，在整個管件生產(chǎn)過程中，從原料的投入、生產(chǎn)、檢驗、包裝、入庫到出庫，除了檢驗和包裝外，基本上實現(xiàn)了無人化操作。
國外管件生產(chǎn)自動化主要表現(xiàn)在，配方原料必須經(jīng)過專業(yè)廠家造粒，通過專門的原料罐車送至管件生產(chǎn)廠家。在高壓泵的作用下將原料壓入一個巨大的儲料罐中，最后通過集中供料系統(tǒng)輸送到每臺注塑機的料斗中。注塑機中生產(chǎn)的管件產(chǎn)品有的從機臺中自動掉入注塑機下的輸送帶傳送出去，有的通過機械手放入注塑機旁的輸送帶傳送，在皮帶出口安裝一個大轉(zhuǎn)盤，由工人在轉(zhuǎn)盤處進行集中分類裝箱。由于國外原料在出廠前經(jīng)過嚴格的檢測，保證了產(chǎn)品性能和質(zhì)量的穩(wěn)定，故在產(chǎn)品檢測方面只在轉(zhuǎn)盤處隨機抽樣檢測，工人只進行分類包裝和貼標簽，至于每箱的數(shù)量用電子稱進行稱量，具體做法是將包裝箱直接放在電子稱上，達到裝箱重量就封口，貼標簽。包裝好的產(chǎn)品碼放在專用托盤上，由叉車司機送入立體倉庫入口處，通過立體倉庫自動運輸系統(tǒng)送入規(guī)定的倉位，品名數(shù)量隨即計入倉庫計量系統(tǒng)。
2.管件自動化生產(chǎn)的基本要求
PVC-U管件生產(chǎn)實現(xiàn)自動化必須要從以下幾個方面考慮：
（1）原材料的自動供料系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求計量準確，輸送可靠，即當注塑機料斗中的原料達到量的時候或者用量達到量的時候，遠程控制系統(tǒng)能夠自動控制料斗入口處閘門的關(guān)閉或是開啟，實現(xiàn)原材料的自動供給。
（2）注塑機的自動化控制系統(tǒng)，包括溫度控制系統(tǒng)，開模、抽入芯、頂出、鎖模等動作的自動化控制，以及用于機械手的控制系統(tǒng)。在一個成型周期時間內(nèi)，每個動作元素及相關(guān)的動作時間均能按照預先輸入到計算機內(nèi)的參數(shù)自動運行。
（3）PVC-U管件模具若要滿足自動化生產(chǎn)，要求推板頂出時，產(chǎn)品與流道能夠自動分離，這點顯得特別重要，達到了這一點，就能減少大師的操作工，提高效率，降低成本。另外管件模具要求抽芯、入芯、頂出、復位等動作運行可靠。即便是頂針沒有完全復位時，也能避免型芯撞壞頂針，從而實現(xiàn)安全的自動化生產(chǎn)。
（4）產(chǎn)品與流道料的自動輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)有兩種常用的方式：一種是產(chǎn)品和流道料從注塑機模具中頂出后，直接掉入注塑機下面坑道內(nèi)的皮帶輸送系統(tǒng)，通過此皮帶將產(chǎn)品和流道料輸送到集中包裝區(qū)；另一種是通過機械手將產(chǎn)品和流道料直接放入注塑機旁的皮帶輸送系統(tǒng)，同樣通過皮帶將產(chǎn)品和流道料輸送到集中包裝區(qū)。這兩種方式一個共同的地方就是在皮帶的出口，也就是集中包裝區(qū)都設有一個大的轉(zhuǎn)盤，所有的產(chǎn)品和流道料在轉(zhuǎn)盤處由工人進行分檢和包裝。
實現(xiàn)以上四個方面的自動化時，整個注塑機作業(yè)區(qū)就可以實現(xiàn)無人化和熄燈作業(yè)，只需工作開機前進行換模和調(diào)試時在場操作，正常生產(chǎn)時，僅安排少量人員在包裝區(qū)作業(yè)。這樣整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，除檢驗和包裝外，基本上實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化。
3.管件模具標準設計與制造
早在二十世紀九十年代，PVC-U排水管件模具主要是由各模具廠家根據(jù)客戶特定的訂單進行組織與生產(chǎn)，模具及零件的制作按單件設計與制造。不但成本高，效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定，甚至交貨期通常也較長。正因為模具制作存在以上的諸多問題，所以各模具廠家在管件模具的標準化設計與制作上逐步走向統(tǒng)一?？偟脑瓌t是：管件模具模架部分交給專業(yè)模坯廠家制作；模具外圍零件實行標準化設計和批量制作；模具廠家根據(jù)客戶訂單要求，只加工型腔和型芯部分（主要加工型腔、型芯、水道以及產(chǎn)品成型部位），這樣的好處是：模具車間生產(chǎn)組織計劃性強；外圍標準件平時可以投入批量制作；標準件制作可以提高效率，并保證質(zhì)量的穩(wěn)定；可以大大縮短模具的交貨期；由于標準件批量的制作，相對單件來說成本低，提高模具廠家的競爭力。
管件模具的結(jié)構(gòu)主要包括：面板、定模板、定模型腔、動模板、動模型腔、型芯、滑塊及滑塊副部件、抽芯部件、頂出推板、動模底板等，其中為了保證模具的強度，通常將面板和定模板做成整板式。
從功能上講，管件模具包括：澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、抽入芯系統(tǒng)。為了保證管件模具的自動化生產(chǎn)，澆注系統(tǒng)中的澆口通常采用潛伏式澆口，以利于產(chǎn)品與流道的自動分離，為了提高生產(chǎn)效率，型腔采用多層水道，型芯采用螺旋水芯，以達到完美的冷卻效果，為了保證頂出工作的穩(wěn)定可靠，頂出系統(tǒng)頂針可設計頂耳形式，產(chǎn)品美觀無頂痕，頂針與型芯無干涉，頂針復位采用彈簧及復位桿，以及用螺栓連接頂出板與注塑機頂針的強制復位結(jié)構(gòu)。
抽入芯系統(tǒng)通常包括油缸抽芯，導滑板抽芯以及斜撬桿抽芯形式，其中導滑板和斜撬桿抽芯，是依靠注塑機開合模動作實現(xiàn)抽入芯，效率高。
模具材料，模架采用50C鋼，型腔型芯通常采用4Cr13電渣鋼，進行調(diào)質(zhì)處理，硬度為：HRC28-32，經(jīng)粗加工后再進行表面激光淬火到HRC48-52，外圍標準件如壓條、耐磨塊等通常采用P20調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC28-32,精加工后再表面氮化，提高零件耐磨性能。
4.自動化生產(chǎn)管件的模具與一般管件模具生產(chǎn)的產(chǎn)品比較
（1）由于自動化生產(chǎn)的模具澆口采用潛伏式澆口，產(chǎn)品頂出時，流道與產(chǎn)品自動分離，澆口自然平整，而一般管件模具直澆口，需人工進行修剪，既耗人工，澆口也粗糙不平。
（2）自動化生產(chǎn)的管件模具一開始就考慮到了頂針與型芯的可能碰撞，設計成頂耳形式，哪怕是頂針沒有完全復位，型芯也不會碰傷頂針。產(chǎn)品表面沒有頂痕，外表美觀。
通過本文的分析，PVC-U排水管件生產(chǎn)實現(xiàn)自動化是完全可行的。即生產(chǎn)從控制原料輸送、注塑機制品生產(chǎn)、制作適應自動化生產(chǎn)的標準化模具、產(chǎn)品輸送以及入庫和出庫等環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)管件生產(chǎn)的全自動化。
