射出成型机

射出成型机（Injection molding machine）或注塑机、射出机（香港、广东等地又称啤机），是制造塑料产品专用机器。注射装置和锁模单元是注塑机的两大最主要的组成。

注塑机的模具可以固定在水平或垂直位置。多数机器是水平方向，垂直机用于一些特殊应用，使机器利用重力插入成型。

## 注塑机的类型

根据驱动系统的不同，注塑机可以分为三大类：液压注塑机，电动注塑机，或混合动力注塑机。

液压注塑机是最早出现的注塑机类型，直到在1983年日本推出了第一台全电动注塑机。

- 电动注塑机，相对于液压注塑机，其能源消耗更低、精度更高；但是其成本较高，且吨位较小，对于某些需要大锁模力的产品无法满足要求。
- 液压注塑机，由于液压锁模系统的引用，其吨位更大，可以做到8800吨的锁模力。
- 混合注塑机兼具上述两者的优缺点。

除上述分类之外，还有小型的注塑机：

- 微型注塑机，射出塑胶成品重量在 1 公克以下，或射出产品中具有μm级微结构，才需要。

## 常用的四种类型

### 常用的啤机

立式注塑机，卧式注塑机，双色机

### 活塞式啤机

柱塞射出型机（Ram-fed injection molding machine）最初的射出成形就是柱塞式射出机漏斗落下的塑料，可以用连结于射出柱塞的计量装置，进行往复运动测量，测量完成，射出柱塞向前移动，塑料受压经过加热管内表面与分流梭构成狭小的流路，塑料在此受到充分加热，成为流体状态，再从喷嘴部分射出进入模具内。柱塞的缺点在于对塑料塑化能力较差，无法使塑胶料充分的融化，射出压力损失也很严重，所以目前使用的也比较少。

### 往复螺杠式啤机

往复螺杠式注射机主要由注射装置、合模装置及液压传动和电气控制系统组成。注射装置是使工程塑料均匀地塑化成熔体，并以足够的压力和速度将熔体注入模腔。一般由料筒、螺杆、喷嘴、料斗、计算装置、螺杆传动装置、注射与移动油缸、料筒与喷嘴的加热装置组成、连接模板用的拉杆、合模油缸、制品定出装置等组成。液压传动和电气控制系统，一般由电动机、油泵、管道、阀件和电气控制箱等组成。

### 微量注塑机

近几年许多以高分子为基材的微成型技术受到了重视并积极发展，如微射出成型，微铸造成型，微热压成型等技术已被应用于生医、电子、微机电等精密微细产品上。高分子材料提供宽广的物理与化学性质，并且具有成本低与容易成型量产的优点，使微射出成型成为微成型术中最受重视的技术。

## 机械简介

### 射出机构

注塑机一般用公克为标准。

### 冷却

冷却水分配管端装有三送三回之接头（管径通常是3/8），三支送水接头及三支回水接头，各装有水阀，可分别个自控制水量。通常需1年保养一次。

### 储料机构

料桶可以当作缓冲区并存放一定数量的塑料，以免影响时间。料桶也提供塑料的预热及干燥，因为有些塑料对水汽(moisture)非常的敏感，容易造成降解及成品脆化的后果。注塑机最大注塑量由料筒大小决定。料筒容量一般为最大注射量的倍数，其中，柱塞式注塑机为4～8倍，螺杆式注塑机为2～3倍。

### 分流梭和柱塞

是柱塞式注射机料筒中的重要部件。形状似鱼雷，在靠料筒前端的中心部位。作用有两点。把流经该处的塑料分开，形成薄层，这样塑料就会产生收敛和分流流动；避免因接近料筒壁面使塑料过热而产生分解。同时，在塑料熔体分流后，塑料会得到较好的混合和塑化。螺杆式注塑机一般不需要。

### 螺杆机构

将树脂融化、混炼并将提供动能将定量的树脂高压注入模具中。推动的压力主要来自液压力或机械力。由于在行业术语不规范，不同的名字，可能是指这些区域。不同类型的聚合物有不同的螺杆设计。

<image>

大多数螺丝有这三个区域：

- 进料区：此区域送入到射出机中的树脂，并且整个区域，通道的深度通常是相同的。
- 熔化区：也称为压缩区。熔融的树脂在本节中，通道深度越逐渐变小的。
- Metering zone：此区域，融化的最后一个统一的温度和成分的颗粒和混合物。

螺杆长度往往被引用到它的直径为L：D比。举例来说，将是一个6英寸（150毫米）直径的螺杆（24:1）144英寸（12英尺）长，32:1是192英寸（16英尺）长。L：D比为24:1是常见的，但一些机器上，用于混合和输出在同一螺杆直径为32:1。两个阶段（通风）螺丝通常是36:1占两个额外的区。

机筒壁上每个区域都配有一个或多个的温度控制中的热电偶或热电阻。

### 喷嘴

连接着料筒和模具，作用是把塑料从料筒射入模具。

### 成型段

射出机负载模具的那二面"墙"有人称为车壁，模具的移动全靠公壁的移动，公壁移动的轨道就叫哥林柱，也有人叫大柱。

### 锁模机构

液压缸，提供强而有力的机构以关闭、开启模型和成型品顶出的动力。

在注射成型时，熔融的塑料是被高压注入模具内，但在注射系统内存在着阻力，会使注射高压损失；所以模腔内塑料熔体受到的压力会小于注射压力，故锁模压力要比注射压力小；但为了避免注射时模具离缝产生的溢边现象，锁模压力要大于或者等于模腔内的压力。故锁模系统起的作用是能锁紧模具，并能打开模具取出制件。总结为八个字，开启灵活，闭锁紧密。锁模力可由实测和计算相结合求得。

### 压板

有很多方法可以固定在压板的工具，手动夹具、液压夹具和磁夹。

通常磁性和液压夹具是用来用在快速换模所使用的工具。

### 模具

作用：在塑料加工中，使塑料成为具有一定强度和性能，并有一定形状的制品，成型设备不能完成的由模具完成。其基本结构如下。

- 主流道：紧接着喷嘴和分流道间的一段流道，与喷嘴在同一轴心线上，可开在模具上，形状呈圆锥形。
- 分流道：是过渡部分，处于主流道和浇口之间。
- 浇口：连接分流道和型腔，熔体经过浇口注入型腔。
- 型腔：使塑料制品呈几何形状的结构。
- 排气孔：设在型腔内熔体的尽头，目的是为了排出尽头积有的气体。
- 导向零件：在模具上，由导向柱和导柱孔组成。
- 脱模装置：使制品能顺利和快速的从型腔中脱出，有机械和液压两种方式顶出脱模。
- 抽芯机构：某些制品较复杂，如侧面带有孔时，就需要用到此机构。

### 操控系统

依照不同的树脂原料，控制射出成型时的个各参数，如射出温度、射出速率、射出压力、锁模力……。

### 机器手臂

机器手臂通常由侧面或上面进入用来去除射出成品，也有是把半成品放入模具。

## 使用寿命、使用寿命及使用率

射出成型机的使用寿命很大程度上取决于其使用情况。长时间频繁更换工具以及快速射出周期会对成型机的使用寿命产生负面影响。然而，限制系统实际利用率的往往不是机器，而是模具。

## 参考书目

- 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.
- 王贵恒 主编. 高分子材料成型加工原理. 化学工业出版社. 1991年2月：136页—141页