1 概況

1.1 基本情況

　　海綿（商品名稱為聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料）無論是在工業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)建設(shè)中，還是人民生活中，幾乎隨處可見，因為它具有質(zhì)輕松軟、富有彈性、易于加工等特點，所以被廣泛用于保溫、隔熱、吸音、防震、襯墊等，是較為普及的建筑材料、工業(yè)成品包裝材料、家具坐墊材料和冷藏設(shè)備等材料。

　　隨著塑料制品的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)量的迅猛增長，塑料機械已成為建材、包裝、電子電氣、汽車、石化、機械等行業(yè)的重要技術(shù)設(shè)備。近幾年來，我國對塑料機械需求量的年均增長率為6%左右，但國內(nèi)塑料機械的年增長率在30%左右，是增長zui快的行業(yè)之一，僅2001年我國塑料機械工業(yè)總產(chǎn)值81億元，在全國機械工業(yè)的194個行業(yè)中，塑料機械行業(yè)的主要經(jīng)濟指標均居前列，目前我國的主要塑料機械制造企業(yè)有近400家，大部分分布在東南沿海一帶。近幾年來汕頭地區(qū)塑料機械行業(yè)迅猛發(fā)展，已形成了產(chǎn)品門類齊全，互為依托、結(jié)構(gòu)緊密，具備了*的優(yōu)勢、科技創(chuàng)新、制度創(chuàng)新的塑料產(chǎn)業(yè)鏈體系，該地區(qū)有大中型企業(yè)200余家，企業(yè)群體規(guī)模不斷擴大，技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新、管理制度、改革創(chuàng)新等一系列巨大變化已引起了國內(nèi)外同行業(yè)的矚目。

　　環(huán)形聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料切割機是塑料加工機械重要裝備之一，屬于塑料聚氨酯海綿深加工設(shè)備，目前國內(nèi)海綿切割機雖然有平切機、角切機、壓形機、異形機、直切機仿形切割機等多種機型，但由于其產(chǎn)量小、自動化程度低、適應(yīng)范圍窄等缺點，所以遠遠不能滿足國內(nèi)市場的要求。而國內(nèi)多數(shù)企業(yè)也只是花費大量外匯引進國外設(shè)備。水平環(huán)形切割機目前在國內(nèi)尚屬空白，因其具備了效率高、性能好、準確度高等優(yōu)點，所以受到了業(yè)內(nèi)人士的*關(guān)注。

1.2 國內(nèi)目前的現(xiàn)狀

　　我國的塑料工業(yè)雖然經(jīng)過了幾年的快速發(fā)展，取得了一定的成績，但從整體實力來看，還處于剛剛起步的發(fā)展階段，目前我國塑料機械工藝、技術(shù)水平不高，基本停留在較低檔次，主要表現(xiàn)在品種少、效率低、能耗高、控制水平低、性能不穩(wěn)定等方面。從整體來看，我國塑料機械的實力不斷增強，水平在日益提高，但與國外相比，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)非常不合理，大規(guī)模企業(yè)極少，國內(nèi)塑料機械企業(yè)中大部分是鄉(xiāng)鎮(zhèn)小企業(yè)或其它行業(yè)改產(chǎn)與兼業(yè)企業(yè)，規(guī)模偏少的合資企業(yè)以及民營企業(yè)，這類企業(yè)大都既缺乏技術(shù)力量，又缺乏設(shè)備和管理，只能生產(chǎn)普通產(chǎn)品。隨著塑料制品的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)量的迅猛增長，研究開發(fā)具有高技術(shù)含量、高性能、高質(zhì)量、高產(chǎn)量的塑料機械將成為當務(wù)之急。

2 研究開發(fā)的必要性

2.1 研究開發(fā)的意義

　　海綿是一種名副其實的多細胞有機體，它由若干不同類型、在特定功能方面緊密協(xié)調(diào)的細胞組成，當海綿被切碎各部分通過足夠的篩眼被擠壓而使細胞的所有聯(lián)結(jié)都斷裂時，這些分離的細胞仍然能重新把它們集合成完整的有機體，由于海綿的特殊性能，為海綿加工帶來了很多的困難。海綿切割機必須根據(jù)其彈性體易壓縮變形的特點，目前國內(nèi)的切割機不論是平切機、角切機、壓形機、異形機或是直切機都是靠凹凸齒形輪壓縮海綿體，所以形成誤差大，加工的尺寸等均受到限制。我國塑料機械起步較晚，一直跟隨國外市場而行，形成引進仿制設(shè)備，再投入生產(chǎn)的模式，國內(nèi)專門從事塑料機械研究的機構(gòu)太少，尤其是在與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)上與國外差距很大。裝備研究開發(fā)水平的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品品種的多少和技術(shù)性能的好壞，因此我們必須走集團化道路，開發(fā)高技術(shù)、高性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品。塑料機械必須向自動化、智能化、集成化方向發(fā)展。歐美、日本等*塑料機械制造業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了微型化與大型化、柔性化與靈捷化并存、自動化與智能化、網(wǎng)絡(luò)化與虛擬化、個性化與規(guī)模經(jīng)營相輔的新趨勢，我國的塑料機械若要在上取得應(yīng)有的地位，必須跟上這一潮流。

　　本項目的研究成功，將打破塑料深加工裝備方面多年來一直由外國壟斷的局面，將促進我國塑料深加工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。項目產(chǎn)業(yè)化后將替代進口，為國家為企業(yè)節(jié)約了大量的外匯，以便我國塑料深加工技術(shù)水平接近同行業(yè)技術(shù)水平。

2.2 研究開發(fā)的重要性

　　目前，我國國內(nèi)聚氨酯泡沫塑料海綿生產(chǎn)廠家近七百家之多，全國范圍內(nèi)具有泡沫海綿環(huán)形切割機廠家僅有三、四家，而且全部是靠花大量的外匯購進的，每臺約60萬美金，沒有實力的企業(yè)不可靠花巨資引進如此昂貴的裝備。輕工業(yè)西安機械設(shè)計研究所著手研究的環(huán)形切割機造價約進口設(shè)備的三分之一，*可以替代進口設(shè)備。。環(huán)形切割機研究成功也將打破此項技術(shù)國外多年的壟斷，并在此行業(yè)中爭到一席之地，推動加快了我國海綿深加工業(yè)發(fā)展，*。

3 技術(shù)可行性

　　3.1 研究內(nèi)容

　　全自動帶刀割切環(huán)形切割機主要用于將較高密度（達200kg/m3）的再生泡綿以及Basotect泡綿等類似材料的泡塊有效且經(jīng)濟地剖切成薄片產(chǎn)品，即將泡材放置于粘性輸送帶上，當前進移動時，環(huán)式帶刀將泡塊剖切成所需厚度的薄片，剖切泡塊產(chǎn)品長度取決于輸送帶的長度，剖切好的產(chǎn)品直接取離生產(chǎn)線或通過卷繞裝置加工成卷狀產(chǎn)品。本項目的主要研究內(nèi)容就是根據(jù)塑料聚氨酯海綿彈性體可變形的原理，將其固定在環(huán)形支架上，然后根據(jù)生產(chǎn)的需要連續(xù)不斷切割出所需要的片狀產(chǎn)品。其中為了保證料塊不走偏，設(shè)計有專門的糾偏裝置，可補償長度方向的尺寸變化，保證了輸送系統(tǒng)能適應(yīng)物料長度方向的變化。輸送帶系統(tǒng)中設(shè)有垂直導(dǎo)向輥，通過控制臺來調(diào)整齒輪機構(gòu)，保證了料塊的切割過程中的合適寬度以及準確的模向尺寸。

　　環(huán)形海綿切割機由三大部分組成，一是30米長的導(dǎo)軌可以保證機器的有效工作范圍。切割部分是本項目的重點研究內(nèi)容，切割機是全部實現(xiàn)了自動化控制人機界面，所有的部分都設(shè)計有自動和手動兩大部分，如本機設(shè)有兩個切割部分，通過螺旋驅(qū)動來調(diào)整每個料塊所需要的寬度，并且由計算裝備顯示每個切割點的位置、軌跡的中心和兩個切刀的隔距等。

　　每個切割部分裝有4個寬度3mm刀片（直徑為300m）,如果在工作一段時間發(fā)現(xiàn)切刀純了，本機上還設(shè)有一個環(huán)狀磨擦驅(qū)動輪，可以對刀片進行研磨，以保證切刀處于*工作狀態(tài)。

    水平環(huán)形切割機主要完成zui大高度1000mm，寬度2400mm料塊的連續(xù)切割，連動部修整切割，斜切割部分主要完成斜面的切割，保證料塊尾部接頭平整。

3.2 技術(shù)*性

       ① 該機適應(yīng)泡材的zui大高度可達1000mm，zui大寬度2400mm，生產(chǎn)效率是國產(chǎn)水平切割機的4-5倍，加工精度可達到0.05mm。
　?、?目前國產(chǎn)的片材加工機械、產(chǎn)品均需人工粘接，即影響了表面的美觀，又影響了生產(chǎn)效率，還無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，相比泡材來說，海綿加工產(chǎn)品可以按無限長考慮。
　?、?通過水平切割，邊部修整、斜邊切割等系列動作，*可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品可連續(xù)成型、自動成卷、自動計數(shù)、自動排料、性能穩(wěn)定。
　?、?本裝備*實現(xiàn)了自動化控制，人機界面直接對話，隨時可通過自動控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)設(shè)定和修改，可以隨轉(zhuǎn)換自動和手動狀態(tài)。
　?、?帶刀在切割過程中會出現(xiàn)磨損，使得A點會有不同程度的后退，刀刃也會因切削發(fā)熱而純化，切削效果下降，切割面精度和表面質(zhì)量將會受到影響，為了保持刀刃的鋒利性和切削過程中切刀原點回歸的一致性（這是切割機片料產(chǎn)品質(zhì)量的保證），本機設(shè)計了兩處專門的機構(gòu)：○A.自動磨削機構(gòu)；○B(yǎng).自動補償機構(gòu)。該兩處機構(gòu)通過自控系統(tǒng)可使泡料切刀至始至終保持在一個理想的狀態(tài)下，使切割不隨時間和泡料的多少而變化。
　?、?糾偏機構(gòu)，泡料在運送過程中，由于機械方面、自控方面、泡料本身的誤差等綜合因素，難免會可能出現(xiàn)偏移的現(xiàn)象，通過糾偏機構(gòu)可隨時發(fā)現(xiàn)、隨時糾正，保證在不停機的情況下生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
　?、?進口環(huán)形水平切割機的進口價格為60萬美金（主機40萬，引導(dǎo)機架20萬），國產(chǎn)化后的環(huán)形切割機市場價約為進口設(shè)備的1/3。

　　水平環(huán)形聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料切割機的優(yōu)點：

　?、?AUTOCAD編控一體化軟件，無須產(chǎn)生加工代碼，只需生成加工路線，選擇加工工件即可加工，方便、快捷、省去編制大量加工代碼的時間，大大減少您的勞動強度；
　?、?支持自動排料、套料工作，zui大程度的節(jié)省圖形處理時間和原料成本；
　?、?支持數(shù)字化儀輸入功能；
　?、?運動控制卡開發(fā)的數(shù)控加工軟件簡單直觀，支持無人看守；
　?、?人性化參數(shù)設(shè)置窗口，可自行設(shè)定加工速度、運行加工速度等。加工條件、工作效率大幅度提高；
　　⑥ 機械結(jié)構(gòu)合理緊湊，采用進口電子變頻器控制運行馬達，高精度直導(dǎo)軌使整個系統(tǒng)運行平衡；
　?、?海綿輸送采用進口防滑輸送傳動，保證了傳送精度；
　　⑧ 加工狀況回顯方便，實時監(jiān)控；
　?、?設(shè)有自動糾偏機構(gòu)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量；
　?、?設(shè)有自動帶刀磨削機構(gòu)，隨時可以對帶刀進行磨削，保證帶刀的鋒利性；
       ○11 全面的安全系統(tǒng)保障了操作中無事故發(fā)生，本系統(tǒng)包括四個帶連鎖開關(guān)的安全有機玻璃門及斷絲保護剎車裝置，一旦進入危險區(qū)，安全門刀線馬達和步進電機就停止運轉(zhuǎn)，還設(shè)有防止設(shè)備故障操作的限位開關(guān)。

3.3 技術(shù)創(chuàng)新

　?、?環(huán)形切割機設(shè)置有兩種不同的模式，可以用來完成不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求：○A.直接切割模式（可用于切邊或切割同一種厚度泡料）；○B(yǎng).程序操作模式（可用于周期性數(shù)據(jù)削減以得到一個高的生產(chǎn)效率）。
　?、?調(diào)節(jié)切割機構(gòu)，可使泡料寬度從800mm～2400mm。
　　③.帶刀在帶刀盒中的間隙僅有0.01mm，帶刀的外徑伸出盒長≤10mm，為了保證L值在運行過程中不變化，所以為帶刀專門設(shè)計了自動補償機構(gòu)和自動磨削機構(gòu)。在自動補償機構(gòu)的作用下，帶刀一直保持在要求的值上，確保切割后泡料的精度不隨時間變化。由于泡料的特殊性，帶刀應(yīng)始終保持在非常鋒利的狀態(tài)下，在自動磨削機構(gòu)的作用下，保證了帶刀生產(chǎn)要求。
　?、?在傳送帶上設(shè)有兩個糾偏站，通?？梢越鉀Q泡料在傳輸速度上可能引起的誤差。
　?、?裝置中設(shè)計有磨刀粉塵收集系統(tǒng)，用戶可以進行模塊式拼裝，收集在磨刀過程產(chǎn)品的金屬粉塵。磨刀粉塵的收集對設(shè)備性能穩(wěn)定和機器壽命是有利的。
　?、?泡料環(huán)形切割機的環(huán)形機架，可以按計算好的自動模式自動補充每切割一層泡材所帶來的尺寸上的變化，保證切刀在每一周切割時泡料所受的張緊力相等，保證了切割產(chǎn)品的質(zhì)量。機架的自動補償移動機構(gòu)與泡材的密度、性能有直接的關(guān)系。

4 產(chǎn)業(yè)化前景

　　泡沫塑料由于其有良好的緩沖性能和吸振性能成為近代廣泛使用的緩沖材料，因泡沫塑料具有重量輕、易加工、保護性能好、適應(yīng)廣、價廉物美的優(yōu)勢，所以近年來發(fā)展的很快，有關(guān)資料介紹僅PP泡沫塑料一項，美國年消耗量為3.5萬噸，歐洲為1.7萬噸，日本為1萬噸，亞洲其他國家為0.7萬噸，可見泡沫塑料消耗量是驚人的。

4.1 市場意義

    中國加入世界經(jīng)貿(mào)組織（WTO）后，國外的機械制造業(yè)加速了對華轉(zhuǎn)移，世界一些的塑料企業(yè)，如德國、日本等國家的公司先后“進駐”中國，有的還進一步設(shè)立了技術(shù)中心，國外塑料機械制造商的進入給中國塑料機械行業(yè)帶來了發(fā)展活力，同時也使中國塑料機械制造企業(yè)充滿了機遇與挑戰(zhàn)。該項目的研究成功，將是我國在塑料機械行業(yè)中的一個亮點。不但提高了行業(yè)中的技術(shù)含量，同時提高了與國外企業(yè)競爭的條件。另外，該項目可替代進口，*，為國家節(jié)約了大量的外匯，為企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益。

4.2 市場容量

     近幾年來，我國對塑料機械需求量的年均增長率為6%左右，2001年塑料機械工業(yè)總產(chǎn)值81億元，在全國機械工業(yè)的194個行業(yè)中塑料機械行業(yè)的主要經(jīng)濟指標均居前。我國的聚氨酯泡沫海綿生產(chǎn)企業(yè)有七百多家，但大多數(shù)為小型企業(yè)，技術(shù)落后、設(shè)備陳舊、產(chǎn)量小、精度低、產(chǎn)品品種單調(diào)，要改變目前國內(nèi)聚氨酯海綿深加工的落后狀況，必須從工藝和裝備抓起，而我國的海綿加工機械企業(yè)的現(xiàn)狀起步晚，一直跟隨國外市場而行，國內(nèi)專門從事塑料機械研究的機構(gòu)太少，尤其是在聯(lián)合開發(fā)上，與國外差距甚大，無自主產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致了塑料加工機械水平低、性能差、生產(chǎn)效率低等。而高水平、高性能的產(chǎn)品則供不應(yīng)求，甚至是空白。綜上述分析，水平環(huán)形聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料切割機的市場前景將是十分廣闊的。

5 效益與風險預(yù)測

5.1 市場前景

     歐美發(fā)達國家有人預(yù)言，21世紀的材料領(lǐng)域是塑料的天下，而中國21世紀塑料工業(yè)是（包括塑料機械工業(yè)）zui大的市場，目前我國塑料機械業(yè)產(chǎn)值為100億元/d左右，而國內(nèi)市場需求約為200億元/d，還有很大的市場空間，專家預(yù)言，今后十年將是國內(nèi)塑料機械行業(yè)迅猛發(fā)展的時期。

　　我國的聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)始于20世紀50年代，聚氨酯泡沫塑料工業(yè)發(fā)展至今已有40余年，2001年我國聚氨酯泡沫塑料的產(chǎn)量為55萬噸，2003年的產(chǎn)量達到80萬噸，從聚氨酯泡沫塑料迅速發(fā)展的形勢來分析，塑料加工機械的市場一定很廣闊，所以我所開發(fā)的水平環(huán)形切割機市場開發(fā)空間是巨大的。

　　5.2 社會效益

　?、?水平環(huán)形聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料切割機的研制成功，將標志著我國塑料泡沫深加工技術(shù)與*技術(shù)同步，同時是我國塑料泡沫深加工行業(yè)的一個亮點，今后將逐步成為市場的主導(dǎo)。
　　② 節(jié)省了大量的外匯，有力的支持和促進了我國塑料深加工業(yè)的發(fā)展，提高了我國在該行業(yè)的競爭能力。
　?、?提高了泡沫塑料產(chǎn)品質(zhì)量，為推動我國塑料工業(yè)的發(fā)展起到了促進作用。
　　④ 經(jīng)濟效益方面：進口一臺切割機需要60萬美元（合人民幣492萬元），國產(chǎn)化后的切割機價格約164萬元，如果加上備品、備件和維修方面的費用，每年能為社會和企業(yè)節(jié)約大量資金。

6 結(jié)論

　　隨著人們對聚氨酯泡沫塑料認識的加深，泡沫塑料產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M一步拓寬，泡沫塑料以其*的優(yōu)點為社會帶來了巨大的經(jīng)濟效益，給人民生活帶來了*的方便，我國雖然是泡沫塑料產(chǎn)品的消費大國，但泡沫塑料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀是傳統(tǒng)成份重、起點低、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺乏競爭力。而世界上塑料機械正朝著無人化、智能化方向發(fā)展，歐美、日本等工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)的*塑料制造企業(yè)的新產(chǎn)品正向著微型與大型化、柔性化與靈捷化、自動化與智能化方向發(fā)展，所以中國的塑料機械生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該走集團化道路，以備參與市場競爭。

　　中國塑料機械要想占領(lǐng)市場，并在市場上爭得一席之地，就必須解決下列幾個方面的問題：

　　① 加大技術(shù)仿繪。國內(nèi)專門從事塑料機械研究的機構(gòu)太少，從事塑料機械產(chǎn)品研究設(shè)計的力量薄弱導(dǎo)致塑機產(chǎn)品技術(shù)含量低，擴大塑機研究機構(gòu)、開拓新技術(shù)，創(chuàng)出自己的產(chǎn)品，以提高塑機“身價”。
　?、?利用塑機成果。利用上已有的塑機成果，不走重復(fù)研究、開拓之路，改造中國的塑料機械，使其產(chǎn)品的檔次盡快提高。
　?、?采用*工藝裝備。只有*的工藝裝備才能提率，保證質(zhì)量和降低成本。
　　中國加入WTO后，進一步改善了中國塑料機械行業(yè)的市場環(huán)境，所以要抓住機遇，充分利用好相關(guān)政策，發(fā)揮本土（國內(nèi)市場）勞動力成本低和社會穩(wěn)定、國內(nèi)生產(chǎn)總值持續(xù)增長的優(yōu)勢。采用有效的措施，使塑料機械有一個新發(fā)展。         王碧德 侯潔 劉斌----中外食品與包裝機械