2011-9-8 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：塑料機(jī)械 吹塑機(jī) 制袋機(jī) 注塑機(jī)
我國(guó)塑料制品業(yè)是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，是中國(guó)輕工業(yè)中最大的新型產(chǎn)業(yè)。目前我國(guó)塑料消費(fèi)量超過6000萬(wàn)噸，占世界塑料消費(fèi)總量2.38億噸的四分之一強(qiáng)，超過美國(guó)居世界第一。人均消費(fèi)46kg，超過了世界40kg的平均水平，成為真正的世界塑料生產(chǎn)、消費(fèi)、進(jìn)出口大國(guó)。從我國(guó)初級(jí)形態(tài)塑料的產(chǎn)量與進(jìn)口量表中可以看出，我國(guó)初級(jí)形態(tài)塑料的產(chǎn)量呈穩(wěn)步上升之勢(shì)，尤其是是近兩年，增長(zhǎng)的勢(shì)頭更為明顯。且進(jìn)口量也顯示上升了一個(gè)臺(tái)階，顯示我國(guó)對(duì)初級(jí)形態(tài)塑料的需求一直呈穩(wěn)步上升格局。
2010年，我國(guó)塑料制品生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況良好，各產(chǎn)品產(chǎn)量繼續(xù)保持高于去年同期水平的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，但全行業(yè)產(chǎn)量增長(zhǎng)速度較前三季度略有回落。
2010年1-11月份國(guó)內(nèi)的塑料制品累計(jì)總產(chǎn)量在5145.4萬(wàn)噸，較2009年同期增長(zhǎng)20.9%。
海關(guān)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，2010年11月份我國(guó)塑料制品出口量為654,276噸，1至當(dāng)月為6,763,415噸。與去年同期相比增加14.2%。隨著我國(guó)科技不斷發(fā)展，我國(guó)塑料制品在國(guó)際市場(chǎng)上的份額將不斷擴(kuò)大。
我國(guó)塑料機(jī)械已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中發(fā)展最為迅猛的行業(yè)之一，年需求量加大。我國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)的高速發(fā)展緣于下列因素：一是國(guó)內(nèi)塑料加工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)塑料機(jī)械的需求旺盛；二是對(duì)高技術(shù)含量裝備的需求所帶來(lái)的設(shè)備更新及陳舊設(shè)備的淘汰。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，塑料制品產(chǎn)量的增長(zhǎng)引發(fā)了塑料機(jī)械銷售額的增長(zhǎng)。塑料加工業(yè)良好的發(fā)展前景，仍將是我國(guó)塑機(jī)業(yè)高速發(fā)展的主要?jiǎng)恿�。入世后，給我國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)的發(fā)展至少帶來(lái)了兩個(gè)有利條件：一是有利于出口；二是有利于引進(jìn)技術(shù)，包括外商來(lái)華合資和獨(dú)資辦企業(yè)所帶來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù)。
據(jù)中國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，2010年前三季度，我國(guó)塑料機(jī)械制造工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)301.29億元，同比增加72.93%，高于同期全國(guó)機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值同比增速（34.59%）。而且，進(jìn)口塑料機(jī)械所占比重較兩年前有明顯的下滑。2008年進(jìn)口設(shè)備在中國(guó)塑機(jī)市場(chǎng)所占比重超過50%，但從2010年前三季度的數(shù)據(jù)來(lái)看，占比只有29%左右。
受益于塑料機(jī)械下游塑料制品產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)塑機(jī)的發(fā)展前景看好。目前的塑料產(chǎn)業(yè)早已不是傳統(tǒng)的日用輕工等一般產(chǎn)品，而是與國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)緊密相連的高新技術(shù)產(chǎn)品。因此，在現(xiàn)代裝備制造業(yè)中，塑料機(jī)械工業(yè)作為高分子材料的“工作母機(jī)”一直受到發(fā)達(dá)制造業(yè)國(guó)家高度的重視和支持。目前該行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)的大型注塑機(jī)等產(chǎn)品，是高鐵、新能源、海洋開發(fā)等產(chǎn)業(yè)的配套專用設(shè)備。
伺服系統(tǒng)在塑料機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用仍未普及
繼高分子材料木材、水泥、金屬之后的第四大結(jié)構(gòu)材料塑料產(chǎn)品，日益受到人們的青睞，不言而喻，塑料機(jī)械業(yè)迎來(lái)其發(fā)展的黃金時(shí)期。經(jīng)過50多年的發(fā)展，我國(guó)塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)的科技實(shí)力、市場(chǎng)化程度、國(guó)際化程度都有顯著的提高，生產(chǎn)制造能力都在不斷地加強(qiáng)，已經(jīng)成為產(chǎn)量世界第一的塑料機(jī)械制造大國(guó)。即便如此，伺服系統(tǒng)在塑料機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用卻仍未普及。
但隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的逐漸重視，以及國(guó)家出臺(tái)的一系列政策支持。塑料機(jī)械行業(yè)的火速發(fā)展，必將帶來(lái)伺服產(chǎn)品發(fā)展的鼎盛時(shí)期。伺服系統(tǒng)在塑料機(jī)械設(shè)備中主要應(yīng)用于注塑機(jī)、制袋機(jī)、吹塑機(jī)等器件。
注塑機(jī)
伺服系統(tǒng)在注塑機(jī)上應(yīng)用的主要作用就是節(jié)能，利用旋轉(zhuǎn)編碼器和壓力傳感分別對(duì)流量和壓力進(jìn)行反饋，高性能伺服電機(jī)通過改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩做出相應(yīng)的流量壓力調(diào)整，進(jìn)而確保節(jié)能、環(huán)保以及高響應(yīng)、高精度。
注塑工藝過程一般為鎖模、射膠、溶膠、保壓、冷卻、開模等幾個(gè)階段，各個(gè)階段需要不同的壓力和流量。傳統(tǒng)的油泵馬達(dá)按最高壓力和設(shè)備需求確定功率，以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，這樣，很多能量就這樣浪費(fèi)掉了。伺服在鎖模、保壓、冷卻等階段能輸出最大壓力但保持速度接近零速，因而功率消耗最小。在需要低速射膠的場(chǎng)合下，例如社交速度是最高速度的30%，大約可以節(jié)約70%的能量。能之原伺服電機(jī)為高效率稀土永磁同步電機(jī)，傳統(tǒng)油泵電機(jī)為三相異步電機(jī)。因三相異步電機(jī)效率和功率因素低，在注塑機(jī)的平均工況下，伺服電機(jī)比傳統(tǒng)油泵電機(jī)效率高10%。
制袋機(jī)
作為制作包裝袋的機(jī)械設(shè)備制袋機(jī)，其定位精度和穩(wěn)定性直接影響到所致膠袋的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。通過伺服電機(jī)取代步進(jìn)等控制機(jī)構(gòu)，可提高生產(chǎn)效率，減少?gòu)U料生產(chǎn)，大大提高機(jī)器的性能。
制袋機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括：機(jī)身、上下切刀、變頻傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、上下送料膠輥、伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、放料架、放料直流電機(jī)、可調(diào)色標(biāo)檢測(cè)架、可移動(dòng)操作箱、電控箱等。而送料傳動(dòng)部分就由交流伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)。
制袋機(jī)一般具有兩種封切方式：空白袋定長(zhǎng)封切和尋標(biāo)封切，當(dāng)選擇空白袋定長(zhǎng)封切時(shí)色標(biāo)光電眼不起作用，PLC程序根據(jù)切袋長(zhǎng)度、機(jī)械傳動(dòng)比、伺服驅(qū)動(dòng)器的電子齒輪比、伺服電機(jī)編碼器的線數(shù)以及送料輥周長(zhǎng)，計(jì)算出伺服系統(tǒng)定位所需要的脈沖數(shù)，然后由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)送料輥轉(zhuǎn)動(dòng)送出一定長(zhǎng)度的膠袋，從而實(shí)現(xiàn)白袋定長(zhǎng)封切；當(dāng)選擇尋標(biāo)封切時(shí)，其過程如下，伺服啟動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通，伺服電機(jī)按照PLC程序預(yù)先設(shè)定運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng)、恒速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)、低速追色，當(dāng)PLC接收到追色信號(hào)時(shí)，通過中斷方式立即停止伺服電機(jī)。
吹塑機(jī)
塑料吹塑機(jī)是利用擠吹成型工藝來(lái)生產(chǎn)塑料中空容器的專用、高效設(shè)備。目前，塑料吹塑成型的應(yīng)用日益廣泛，已成為發(fā)展最快的一種塑料成型方法，以致絕大多數(shù)中空塑料制品都采用擠出吹塑加工方法得到。但擠出吹塑成型突出的缺點(diǎn)是擠出吹塑成型產(chǎn)品壁厚均勻性不易控制。但通過壁厚位置控制系統(tǒng)，可以有效控制壁厚系統(tǒng)和整機(jī)，使壁厚均勻度大大提高。
壁厚控制系統(tǒng)是對(duì)模芯縫隙的開合度進(jìn)行控制的系統(tǒng)，即位置伺服系統(tǒng)。在中空容器的生產(chǎn)過程中，為了保證制品的質(zhì)量，要求被控量能夠準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)置值，同時(shí)還要求響應(yīng)過程盡可能快速。以簡(jiǎn)單的10點(diǎn)壁厚控制器為例，在連續(xù)擠出的模式下，從模頭擠出一個(gè)型坯最短時(shí)間約5s，在5s的時(shí)間內(nèi)要實(shí)現(xiàn)一條有限長(zhǎng)度的函數(shù)曲線，需要將其分成10個(gè)段落，在時(shí)間軸上，每個(gè)段落只有大約0.5s的時(shí)間，按照跟蹤理論，壁厚控制器的單位脈沖過渡時(shí)間應(yīng)為段落時(shí)間的1/5-1/10，即0.05-0.1s，這就要求系統(tǒng)響應(yīng)非常迅速。
而在響應(yīng)如此迅速的同時(shí)，還要保證被控的位置量能夠準(zhǔn)確跟蹤設(shè)置值，否則，壁厚控制將失去意義。要達(dá)到上述兩種要求的控制效果，對(duì)于重載荷系統(tǒng)來(lái)說，正是壁厚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。另外，由于在型坯輪廓曲線上取l0個(gè)點(diǎn)來(lái)描繪曲線，點(diǎn)與點(diǎn)之間還須進(jìn)行插值處理，盡量使輪廓曲線光滑。
2011塑料機(jī)械增長(zhǎng)會(huì)近兩成
塑料機(jī)械是高分子復(fù)合材料的“工作母機(jī)”，是一個(gè)充滿朝氣、前景光明的產(chǎn)業(yè)，對(duì)整個(gè)塑料工業(yè)的發(fā)展具有明顯的杠桿撬動(dòng)作用，直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展。所有塑料原料均需經(jīng)過塑料機(jī)械和模具的加工制作，才能成型為用途廣泛的塑料制品，因此，塑料機(jī)械已經(jīng)成為航空航天、國(guó)防、石化、海洋、電子、光電通訊、建筑材料、包裝、電器、汽車及交通、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的重要技術(shù)裝備，并且是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的配套專用設(shè)備。例如大飛機(jī)機(jī)身所用的碳纖維、人工心臟搭橋支架等產(chǎn)品均由現(xiàn)代塑機(jī)制造。
值得關(guān)注的是，在機(jī)械行業(yè)進(jìn)出口貿(mào)易普遍保持順差的情況下，塑料機(jī)械的進(jìn)出口貿(mào)易逆差狀態(tài)仍未能轉(zhuǎn)變，2010年貿(mào)易逆差近9億美元。不過，進(jìn)出口設(shè)備的平均單價(jià)比已由2009年的7：1，縮小為2010年的5：1，這表明我國(guó)推進(jìn)塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)已取得初步成效。
有預(yù)測(cè)顯示，2011年中國(guó)塑料工業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)10000億元，塑料工業(yè)需求量年增長(zhǎng)率約為18%。