1 概況

1.1基本情況

海綿（商品名稱為聚氨酯軟質泡沫塑料）無論是在工業生產、基礎建設中，還是人民生活中，幾乎隨處可見，因為它具有質輕松軟、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、工業成品包裝材料、家具坐墊材料和冷藏設備等材料。

隨著塑料制品的廣泛應用及其產量的迅猛增長，塑料機械已成為建材、包裝、電子電氣、汽車、石化、機械等行業的重要技術設備。近幾年來，我國對塑料機械需求量的年均增長率為6%左右，但國內塑料機械的年增長率在30%左右，是增長最快的行業之一，僅2001年我國塑料機械工業總產值81億元，在全國機械工業的194個行業中，塑料機械行業的主要經濟指標均居前列，目前我國的主要塑料機械制造企業有近400家，大部分分布在東南沿海一帶。近幾年來汕頭地區塑料機械行業迅猛發展，已形成了產品門類齊全，互為依托、結構緊密，具備了高新技術的優勢、科技創新、制度創新的塑料產業鏈體系，該地區有大中型企業200余家，企業群體規模不斷擴大，技術開發創新、管理制度、改革創新等一系列巨大變化已引起了國內外同行業的矚目。

環形聚氨酯軟質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備，目前國內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，但由于其產量小、自動化程度低、適應范圍窄等缺點，所以遠遠不能滿足國內市場的要求。而國內多數企業也只是花費大量外匯引進國外設備。水平環形切割機目前在國內尚屬空白，因其具備了效率高、性能好、準確度高等優點，所以受到了業內人士的極大關注。

1.2國內目前的現狀

我國的塑料工業雖然經過了幾年的快速發展，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展階段，目前我國塑料機械工藝、技術水平不高，基本停留在較低檔次，主要表現在品種少、效率低、能耗高、控制水平低、性能不穩定等方面。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，其產業結構非常不合理，大規模企業極少，國內塑料機械企業中大部分是鄉鎮小企業或其它行業改產與兼業企業，規模偏少的合資企業以及民營企業，這類企業大都既缺乏技術力量，又缺乏設備和管理，只能生產普通產品。隨著塑料制品的廣泛應用及其產量的迅猛增長，研究開發具有高技術含量、高性能、高質量、高產量的塑料機械將成為當務之急。

2 研究開發的必要性

2.1研究開發的意義

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調的細胞組成，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結都斷裂時，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其彈性體易壓縮變形的特點，目前國內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，形成引進仿制設備，再投入生產的模式，國內專門從事塑料機械研究的機構太少，尤其是在與企業聯合開發上與國外差距很大。裝備研究開發水平的高低直接關系到產品品種的多少和技術性能的好壞，因此我們必須走集團化道路，開發高技術、高性能、高質量的產品。塑料機械必須向自動化、智能化、集成化方向發展。歐美、日本等先進塑料機械制造業已經出現了微型化與大型化、柔性化與靈捷化并存、自動化與智能化、網絡化與虛擬化、個性化與規模經營相輔的新趨勢，我國的塑料機械若要在國際上取得應有的地位，必須跟上這一潮流。

本項目的研究成功，將打破塑料深加工尖端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業的迅速發展。項目產業化后將替代進口，為國家為企業節約了大量的外匯，以便我國塑料深加工技術水平接近國際同行業技術水平。

2.2研究開發的重要性

目前，我國國內聚氨酯泡沫塑料海綿生產廠家近七百家之多，全國范圍內具有泡沫海綿環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，沒有實力的企業不可靠花巨資引進如此昂貴的裝備。輕工業西安機械設計研究所著手研究的環形切割機造價約進口設備的三分之一，完全可以替代進口設備。。環形切割機研究成功也將打破此項技術國外多年的壟斷，并在此行業中爭到一席之地，推動加快了我國海綿深加工業發展，填補了國內空白。

3 技術可行性

3.1研究內容

全自動帶刀割切環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濟地剖切成薄片產品，即將泡材放置于粘性輸送帶上，當前進移動時，環式帶刀將泡塊剖切成所需厚度的薄片，剖切泡塊產品長度取決于輸送帶的長度，剖切好的產品直接取離生產線或通過卷繞裝置加工成卷狀產品。本項目的主要研究內容就是根據塑料聚氨酯海綿彈性體可變形的原理，將其固定在環形支架上，然后根據生產的需要連續不斷切割出所需要的片狀產品。其中為了保證料塊不走偏，設計有專門的糾偏裝置，可補償長度方向的尺寸變化，保證了輸送系統能適應物料長度方向的變化。輸送帶系統中設有垂直導向輥，通過控制臺來調整齒輪機構，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。

環形海綿切割機由三大部分組成，一是30米長的導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容，切割機是全部實現了自動化控制人機界面，所有的部分都設計有自動和手動兩大部分，如本機設有兩個切割部分，通過螺旋驅動來調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現切刀純了，本機上還設有一個環狀磨擦驅動輪，可以對刀片進行研磨，以保證切刀處于最佳工作狀態。

水平環形切割機主要完成最大高度1000mm，寬度2400mm料塊的連續切割，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技術先進性

①該機適應泡材的最大高度可達1000mm，最大寬度2400mm，生產效率是國產水平切割機的4-5倍，加工精度可達到0.05mm。
②目前國產的片材加工機械、產品均需人工粘接，即影響了表面的美觀，又影響了生產效率，還無法保證產品質量，相比泡材來說，海綿加工產品可以按無限長考慮。
③通過水平切割，邊部修整、斜邊切割等系列動作，完全可以保證產品的質量，產品可連續成型、自動成卷、自動計數、自動排料、性能穩定。
④本裝備完全實現了自動化控制，人機界面直接對話，隨時可通過自動控制系統完成數據設定和修改，可以隨轉換自動和手動狀態。
⑤帶刀在切割過程中會出現磨損，使得A點會有不同程度的后退，刀刃也會因切削發熱而純化，切削效果下降，切割面精度和表面質量將會受到影響，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（這是切割機片料產品質量的保證），本機設計了兩處專門的機構：○A.自動磨削機構；○B.自動補償機構。該兩處機構通過自控系統可使泡料切刀至始至終保持在一個理想的狀態下，使切割不隨時間和泡料的多少而變化。
⑥糾偏機構，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，難免會可能出現偏移的現象，通過糾偏機構可隨時發現、隨時糾正，保證在不停機的情況下生產出合格的產品。
⑦進口環形水平切割機的進口價格為60萬美金（主機40萬，引導機架20萬），國產化后的環形切割機市場價約為進口設備的1/3。

水平環形聚氨酯軟質泡沫塑料切割機的優點：

①AUTOCAD編控一體化軟件，無須產生加工代碼，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；
②支持自動排料、套料工作，最大程度的節省圖形處理時間和原料成本；
③支持數字化儀輸入功能；
④運動控制卡開發的數控加工軟件簡單直觀，支持無人看守；
⑤人性化參數設置窗口，可自行設定加工速度、運行加工速度等。加工條件、工作效率大幅度提高；
⑥機械結構合理緊湊，采用進口電子變頻器控制運行馬達，高精度直導軌使整個系統運行平衡；
⑦海綿輸送采用進口優質防滑輸送傳動，保證了傳送精度；
⑧加工狀況回顯方便，實時監控；
⑨設有自動糾偏機構，保證了產品的質量；
⑩設有自動帶刀磨削機構，隨時可以對帶刀進行磨削，保證帶刀的鋒利性；
○11全面的安全系統保障了操作中無事故發生，本系統包括四個帶連鎖開關的安全有機玻璃門及斷絲保護剎車裝置，一旦進入危險區，安全門刀線馬達和步進電機就停止運轉，還設有防止設備故障操作的限位開關。

3.3技術創新

①.環形切割機設置有兩種不同的模式，可以用來完成不同產品的生產需求：○A.直接切割模式（可用于切邊或切割同一種厚度泡料）；○B.程序操作模式（可用于周期性數據削減以得到一個高的生產效率）。
②.調節切割機構，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，所以為帶刀專門設計了自動補償機構和自動磨削機構。在自動補償機構的作用下，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，帶刀應始終保持在非常鋒利的狀態下，在自動磨削機構的作用下，保證了帶刀生產要求。
④.在傳送帶上設有兩個糾偏站，通常可以解決泡料在傳輸速度上可能引起的誤差。
⑤.裝置中設計有磨刀粉塵收集系統，用戶可以進行模塊式拼裝，收集在磨刀過程產品的金屬粉塵。磨刀粉塵的收集對設備性能穩定和機器壽命是有利的。
⑥.泡料環形切割機的環形機架，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，保證了切割產品的質量。機架的自動補償移動機構與泡材的密度、性能有直接的關系。

4 產業化前景

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、適應廣、價廉物美的優勢，所以近年來發展的很快，有關資料介紹僅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

中國加入世界經貿組織（WTO）后，國外的機械制造業加速了對華轉移，世界一些知名的塑料企業，如德國、日本等國家的公司先后“進駐”中國，有的還進一步設立了技術中心，國外塑料機械制造商的進入給中國塑料機械行業帶來了發展活力，同時也使中國塑料機械制造企業充滿了機遇與挑戰。該項目的研究成功，將是我國在塑料機械行業中的一個亮點。不但提高了行業中的技術含量，同時提高了與國外企業競爭的條件。另外，該項目可替代進口，填補國內空白，為國家節約了大量的外匯，為企業創造了更大的經濟效益。

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年塑料機械工業總產值81億元，在全國機械工業的194個行業中塑料機械行業的主要經濟指標均居前。我國的聚氨酯泡沫海綿生產企業有七百多家，但大多數為小型企業，技術落后、設備陳舊、產量小、精度低、產品品種單調，要改變目前國內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的現狀起步晚，一直跟隨國外市場而行，國內專門從事塑料機械研究的機構太少，尤其是在聯合開發上，與國外差距甚大，無自主產品結構，從而導致了塑料加工機械水平低、性能差、生產效率低等。而高水平、高性能的產品則供不應求，甚至是空白。綜上述分析，水平環形聚氨酯軟質泡沫塑料切割機的市場前景將是十分廣闊的。

5 效益與風險預測

5.1市場前景

歐美發達國家有人預言，21世紀的材料領域是塑料的天下，而中國21世紀塑料工業是（包括塑料機械工業）最大的市場，目前我國塑料機械業產值為100億元/d左右，而國內市場需求約為200億元/d，還有很大的市場空間，專家預言，今后十年將是國內塑料機械行業迅猛發展的時期。

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

5.2社會效益

①水平環形聚氨酯軟質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與國際先進技術同步，同時是我國塑料泡沫深加工行業的一個亮點，今后將逐步成為市場的主導。
②節省了大量的外匯，有力的支持和促進了我國塑料深加工業的發展，提高了我國在該行業的競爭能力。
③提高了泡沫塑料產品質量，為推動我國塑料工業的發展起到了促進作用。
④經濟效益方面：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節約大量資金。

6 結論

隨著人們對聚氨酯泡沫塑料認識的加深，泡沫塑料產品的應用領域將進一步拓寬，泡沫塑料以其特有的優點為社會帶來了巨大的經濟效益，給人民生活帶來了極大的方便，我國雖然是泡沫塑料產品的消費大國，但泡沫塑料產業的現狀是傳統成份重、起點低、產品結構缺乏競爭力。而世界上塑料機械正朝著無人化、智能化方向發展，歐美、日本等工業發達國家和地區的先進塑料制造企業的新產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展，所以中國的塑料機械生產企業應該走集團化道路，以備參與市場競爭。

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

①加大技術仿繪。國內專門從事塑料機械研究的機構太少，從事塑料機械產品研究設計的力量薄弱導致塑機產品技術含量低，擴大塑機研究機構、開拓新技術，創出自己的專利產品，以提高塑機“身價”。
②利用國際塑機成果。利用國際上已有的塑機成果，不走重復研究、開拓之路，改造中國的塑料機械，使其產品的檔次盡快提高。
③采用先進工藝裝備。只有先進的工藝裝備才能提高效率，保證質量和降低成本。
中國加入WTO后，進一步改善了中國塑料機械行業的國際市場環境，所以要抓住機遇，充分利用好相關政策，發揮本土（國內市場）勞動力成本低和社會穩定、國內生產總值持續增長的優勢。采用有效的措施，使塑料機械有一個新發展。