射出成型機

射出成型機（Injection molding machine）或注塑機、射出機（香港、廣東等地又稱啤機），是製造塑料產品專用機器。注射裝置和鎖模單元是注塑機的兩大最主要的組成。

注塑機的模具可以固定在水平或垂直位置。多數機器是水平方向，垂直機用於一些特殊應用，使機器利用重力插入成型。

## 注塑機的類型

根據驅動系統的不同，注塑機可以分為三大類：液壓注塑機，電動注塑機，或混合動力注塑機。

液壓注塑機是最早出現的注塑機類型，直到在1983年日本推出了第一台全電動注塑機。

- 電動注塑機，相對於液壓注塑機，其能源消耗更低、精度更高；但是其成本較高，且噸位較小，對於某些需要大鎖模力的產品無法滿足要求。
- 液壓注塑機，由於液壓鎖模系統的引用，其噸位更大，可以做到8800噸的鎖模力。
- 混合注塑機兼具上述兩者的優缺點。

除上述分類之外，還有小型的注塑機：

- 微型注塑機，射出塑膠成品重量在 1 公克以下，或射出產品中具有μm級微結構，才需要。

## 常用的四種類型

### 常用的啤機

立式注塑機，臥式注塑機，雙色機

### 活塞式啤機

柱塞射出型機（Ram-fed injection molding machine）最初的射出成形就是柱塞式射出機漏斗落下的塑料，可以用連結於射出柱塞的計量裝置，進行往復運動測量，測量完成，射出柱塞向前移動，塑料受壓經過加熱管內表面與分流梭構成狹小的流路，塑料在此受到充分加熱，成為流體狀態，再從噴嘴部分射出進入模具內。柱塞的缺點在於對塑料塑化能力較差，無法使塑膠料充分的融化，射出壓力損失也很嚴重，所以目前使用的也比較少。

### 往復螺槓式啤機

往復螺槓式注射機主要由注射裝置、合模裝置及液壓傳動和電氣控制系統組成。注射裝置是使工程塑料均勻地塑化成熔體，並以足夠的壓力和速度將熔體注入模腔。一般由料筒、螺杆、噴嘴、料斗、計算裝置、螺杆傳動裝置、注射與移動油缸、料筒與噴嘴的加熱裝置組成、連接模板用的拉杆、合模油缸、製品定出裝置等組成。液壓傳動和電氣控制系統，一般由電動機、油泵、管道、閥件和電氣控制箱等組成。

### 微量注塑機

近幾年許多以高分子為基材的微成型技術受到了重視並積極發展，如微射出成型，微鑄造成型，微熱壓成型等技術已被應用於生醫、電子、微機電等精密微細產品上。高分子材料提供寬廣的物理與化學性質，並且具有成本低與容易成型量產的優點，使微射出成型成為微成型術中最受重視的技術。

## 機械簡介

### 射出機構

注塑機一般用公克為標準。

### 冷卻

冷卻水分配管端裝有三送三回之接頭（管徑通常是3/8），三支送水接頭及三支回水接頭，各裝有水閥，可分別個自控制水量。通常需1年保養一次。

### 儲料機構

料桶可以當作緩衝區並存放一定數量的塑料，以免影響時間。料桶也提供塑料的預熱及乾燥，因為有些塑料對水氣(moisture)非常的敏感，容易造成降解及成品脆化的後果。注塑機最大注塑量由料筒大小決定。料筒容量一般為最大注射量的倍數，其中，柱塞式注塑機為4～8倍，螺杆式注塑機為2～3倍。

### 分流梭和柱塞

是柱塞式注射機料筒中的重要部件。形狀似魚雷，在靠料筒前端的中心部位。作用有兩點。把流經該處的塑料分開，形成薄層，這樣塑料就會產生收斂和分流流動；避免因接近料筒壁面使塑料過熱而產生分解。同時，在塑料熔體分流後，塑料會得到較好的混合和塑化。螺杆式注塑機一般不需要。

### 螺桿機構

將樹脂融化、混鍊並將提供動能將定量的樹脂高壓注入模具中。推動的壓力主要來自液壓力或機械力。由於在行業術語不規範，不同的名字，可能是指這些區域。不同類型的聚合物有不同的螺桿設計。

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大多數螺絲有這三個區域：

- 進料區：此區域送入到射出機中的樹脂，並且整個區域，通道的深度通常是相同的。
- 熔化區：也稱為壓縮區。熔融的樹脂在本節中，通道深度越逐漸變小的。
- Metering zone：此區域，融化的最後一個統一的溫度和成分的顆粒和混合物。

螺桿長度往往被引用到它的直徑為L：D比。舉例來說，將是一個6英寸（150毫米）直徑的螺桿（24:1）144英寸（12英尺）長，32:1是192英寸（16英尺）長。L：D比為24:1是常見的，但一些機器上，用於混合和輸出在同一螺桿直徑為32:1。兩個階段（通風）螺絲通常是36:1佔兩個額外的區。

機筒壁上每個區域都配有一個或多個的溫度控制中的熱電偶或熱電阻。

### 噴嘴

連接著料筒和模具，作用是把塑料從料筒射入模具。

### 成型段

射出機負載模具的那二面"牆"有人稱為車壁，模具的移動全靠公壁的移動，公壁移動的軌道就叫哥林柱，也有人叫大柱。

### 鎖模機構

液壓缸，提供強而有力的機構以關閉、開啟模型和成型品頂出的動力。

在注射成型時，熔融的塑料是被高壓注入模具內，但在注射系統內存在著阻力，會使注射高壓損失；所以模腔內塑料熔體受到的壓力會小於注射壓力，故鎖模壓力要比注射壓力小；但為了避免注射時模具離縫產生的溢邊現象，鎖模壓力要大於或者等於模腔內的壓力。故鎖模系統起的作用是能鎖緊模具，並能打開模具取出製件。總結為八個字，開啟靈活，閉鎖緊密。鎖模力可由實測和計算相結合求得。

### 壓板

有很多方法可以固定在壓板的工具，手動夾具、液壓夾具和磁夾。

通常磁性和液壓夾具是用來用在快速換模所使用的工具。

### 模具

作用：在塑料加工中，使塑料成為具有一定強度和性能，並有一定形狀的製品，成型設備不能完成的由模具完成。其基本結構如下。

- 主流道：緊接著噴嘴和分流道間的一段流道，與噴嘴在同一軸心線上，可開在模具上，形狀呈圓錐形。
- 分流道：是過渡部分，處於主流道和澆口之間。
- 澆口：連接分流道和型腔，熔體經過澆口注入型腔。
- 型腔：使塑料製品呈幾何形狀的結構。
- 排氣孔：設在型腔內熔體的盡頭，目的是為了排出盡頭積有的氣體。
- 導向零件：在模具上，由導向柱和導柱孔組成。
- 脫模裝置：使製品能順利和快速的從型腔中脫出，有機械和液壓兩種方式頂出脫模。
- 抽芯機構：某些製品較複雜，如側面帶有孔時，就需要用到此機構。

### 操控系統

依照不同的樹脂原料，控制射出成型時的個各參數，如射出溫度、射出速率、射出壓力、鎖模力……。

### 機器手臂

機器手臂通常由側面或上面進入用來去除射出成品，也有是把半成品放入模具。

## 使用壽命、使用壽命及使用率

射出成型機的使用壽命很大程度上取決於其使用情況。長時間頻繁更換工具以及快速射出週期會對成型機的使用壽命產生負面影響。然而，限制系統實際利用率的往往不是機器，而是模具。

## 參考書目

- Bryce, Douglas M. Plastic Injection Molding: Manufacturing Process Fundamentals. SME, 1996.
- Brydson, J, Plastics Materials, Butterworths 9th Ed (1999).
- Callister, William D, Materials Science and Engineering: An Introduction, John Wiley and Sons
- Lewis, Peter Rhys, Reynolds, K, Gagg, C, Forensic Materials Engineering: Case studies, CRC Press (2004).
- Osswald, Tim A; Lih-Sheng Turng, Paul J.Gramamn. Injection Molding Handbook 2nd Ed. Hanser Verlag., 2007
- Osswald, Tim A. International Plastics Handbook. Hanser Verlag., 2006
- Rosato, Donald V; Marlene G. Rosato. Concise Encyclopedia of Plastics. Springer, 2000.
- Rosato, Dominick; Rosato Marlene, and Rosato Donald Injection Molding Handbook 3rd Ed. Kluwer Academic Publishers, 2000.
- Todd, Robert H; Dell K. Allen and Leo Alting Manufacturing Processes Reference Guide. Industrial Press Inc., 1994. pgs. 240-245
- Whelan, Tony. Polymer Technology Dictionary Springer, 1994.
- 王貴恆 主編. 高分子材料成型加工原理. 化學工業出版社. 1991年2月：136頁—141頁