卧式注塑机

定义

卧式注塑机指注射装置与合模装置的中心线相互重合或一致、并平行于安装地面的注塑机^[3]。由于两组装置的轴线在同一水平面上排成一条直线，模具的分型面垂直于地面，动模板沿水平方向移动完成开模与合模^[1]。外形上，这类机器的长度尺寸明显大于高度和宽度，机身呈横向布置^[4]。

按合模部件与注射部件相对位置划分，注塑机主要有卧式、立式和角式三种基本形式，卧式机的产量与装机数量在三种形式中最多^[5]。中国国家标准《橡胶塑料注射成型机 通用技术要求及检测方法》（GB/T 25156—2020）的适用范围包含单螺杆、单工位的卧式塑料注射成型机，并规定了其型号、基本参数与检测方法^[6]。

原理

卧式注塑机的合模装置由固定模板、移动模板、拉杆与机座组成，液压油缸经肘杆机构推动移动模板沿拉杆轴向滑移，使模具闭合或开启，并在注射与冷却阶段保持所需的锁模力^[7]。注射装置的功能是把塑料加热塑化，再以一定压力和速度经喷嘴注入闭合的模腔；塑化好的熔料在螺杆前端积蓄，螺杆随后向前推进完成注射^[7]。

成型按循环方式进行，每一周期大体包括定量加料、熔融塑化、施压注射、充模冷却和开模取件，取出制件后再闭合模具进入下一循环^[7]。充模阶段熔体需通过喷嘴、流道与浇口，通常需要约 100 MPa 量级的注射压力才能达到要求的注射速度；保压阶段则从速度控制切换到压力控制，补偿制品冷却时的收缩^[8]。理论注射容积可由螺杆直径与注射行程估算，即 $V_c = \frac{\pi}{4} D_s^2 S$，实际注射容积还需乘以 0.7 至 0.9 的注射系数加以修正^[9]。

卧式机的规格常用锁模力单独表示，或以理论注射容积与锁模力共同表示，例如 SZ-200/1000 表示理论注射容积 $200\,cm^3$、锁模力 $1000\,kN$ 的塑料注射成型机^[9]。按 GB/T 25156—2020，销售合同或使用说明书中宜给出的参数包括锁模力、理论注射容积、塑化能力、注射速率、注射压力与实际注射量等^[10]。

发展历程

注塑成型的早期设备源自金属压铸机的思路，1872 年凯悦（Hyatt）兄弟取得用柱塞把受热的硝化纤维注入模具的装置专利，此后的机器长期采用柱塞式结构^[11]。1946 年，美国人 James Watson Hendry 制成挤压螺杆式注塑机，改善了柱塞式机器中物料受热不均的问题，使注射速度与质量更易控制^[11]。

往复螺杆式注塑机是注塑机结构的重要转折。美国人 William Willert 于 1952 年开发出这一结构，并在 1956 年获得专利；德国 Ankerwerk 公司的 H. Goller 也在 1956 年将往复螺杆式注塑机投入实用，此后螺杆式迅速取代柱塞式，原因是其熔融塑化能力较强且混炼更均匀^[12][13]。1970 年代以后，气体辅助注塑、热流道等工艺相继推广，1985 年前后出现了纯电动注塑机，机器的控制精度与能耗水平持续改进^[11]。

应用

卧式机适用于中大型注塑制品和大批量生产，常见制品包括汽车零部件、家电外壳、包装容器、电子配件与日用品^[14]。机身低矮使其在安置时对厂房高度没有严格限制，供料、检修也较为方便；多台并列布置时，成型件可由输送带集中收集包装^[2]。

在自动化方面，卧式机顶出后的制品可依靠重力自动落下，在不使用机械手的情况下也能实现自动成型，并便于与机械手和自动输送线整合^[14]。针对双色及多色制品、PET 瓶胚、模内贴标等具体需求，卧式平台还派生出转盘式、双色、专用料等多种机型^[14]。

局限

卧式机的模具分型面竖直放置，模板沿水平方向运动，模具需要借助吊车安装，装卸和调整不如立式机方便^[2]。向模腔内安放嵌件时，嵌件在竖直的模具表面容易倾斜或掉落，因此嵌件成型通常更倾向于立式机。

受水平布置方式限制，卧式机沿机器轴线方向占用的长度较大，整机占地面积高于立式机；立式机由于模具垂直开合，占地面积约为卧式机的一半^[2]。此外，模具重量由水平模板承受，存在因模具自重导致模板前倾、开合不畅的隐患，而立式机由水平模板支承模具上下运动，不易出现这一问题^[2]。

参见

• 注塑机 —— 卧式注塑机所属的塑料成型设备大类。

• 注塑成型 —— 卧式注塑机所执行的成型工艺。

• 立式注塑机 —— 注射与合模装置沿垂直方向布置的另一基本机型。

• 角式注塑机 —— 注射方向与合模方向相互垂直的机型。

• 锁模力 —— 衡量注塑机规格与成型能力的主要参数。

• 往复式螺杆 —— 现代注塑机塑化与注射的核心部件。