注塑機作用、結構、分類、工作流程、產業鏈及競爭格局如何？

塑料成型關鍵設備，能夠生產精細制品。

注塑機在塑料加工領域占據著核心地位，是實現注射成型工藝的關鍵設備。 注塑是一種廣泛應用于工業制造領域，用于生產各類造型產品的技術，它既可以 應用于橡膠制品的生產，也可以用于塑料制品的制造。注塑技術主要分為注塑成 型模壓法和壓鑄兩種不同的工藝。注塑成型裝備作為塑料加工業中使用量最大的 加工機械，可直接生產大量的塑料制品，還是組成注拉吹工業的關鍵設備，在塑 料機械領域占據主導地位，大約占全部塑料成型機械產值的 40%，是衡量塑料機 械制造能力的重要標志。 注塑機是一種高度自動化的設備，通常被稱為注射成型機或簡稱注射機，它 能夠處理熱塑性塑料或熱固性塑料材料，利用特定的塑料成型模具，生產出形態 各異、結構復雜的塑料產品。注塑機的主要作用是將熱塑性塑料顆粒加熱熔化， 然后通過注射的方式，將其轉變為所需的最終產品形態，并在每個步驟中完成材 料的熔融、注射、保壓和冷卻固化等循環步驟。注塑機具備一次性成型的能力， 能夠制造出外形精細、尺寸精度高，甚至可以包含金屬嵌件的塑料組件。

注塑機能夠將熱塑性或熱固性塑料通過成型模具加工成多樣化形狀的塑料 產品，其主要結構組成部分包括以下幾個關鍵部分：注射系統、合模系統、液壓 系統以及電氣控制系統，同時輔以機器的機架和門窗等輔助結構。注射系統的核 心功能在于確保塑料材料在塑化過程中均勻熔融，并以適當的速度將預定量的熔 融塑料注入模具的型腔之中；合模系統則負責模具的開啟與閉合動作，通過產生足夠的合模力來確保模具在成型過程中穩定鎖緊；液壓系統為注塑機提供整個工 藝流程所需的動力，滿足各個動作環節對于壓力和速度的具體需求，確保成型過 程中能量的有效轉換與傳遞。

注塑機構成中注射與鎖模為核心系統，機器成本占比中機械類、電氣類占主 要部分。由于注塑機的制造過程是一項極其精密的系統集成過程，涉及的原材料 和零部件種類也十分繁雜，零部件的品質在很大程度上決定了整機的品質。從子 系統的分類和功能來看，注射系統和鎖模系統是整機中的重要部件，液壓系統和 電氣控制系統是整機中的關鍵部件，四個子系統的性能表現決定了注塑機成品的 性能。機門、機架系統在注塑機性能方面的影響一般，但從分零部件的成本占比 中可以看出，機械類零件（生鐵鑄件、鋼材機架、拉桿、螺桿料筒等）占成本的 比重高達 59.07%，液壓類（液壓閥、液壓泵、液壓馬達等）和電氣類（伺服電機、 控制器、電氣元件等）分別占比 14.16%、18.65%。

注塑機按不同因素的分類方式不盡相同。注塑機可以根據其驅動方式被劃分 為液壓式、電氣式以及電液混合式。物料塑化方式上，注塑機可分為螺桿式和柱 塞式，其中螺桿式以其出色的混煉性和余塑化原料質量，優于柱塞式。注射與合 模裝置的軸線方向決定了注塑機的類型，包括臥式、立式和角式。此外，根據鎖 模力的大小，注塑機還可分為大型、中型和小型，其中 5000kN 和 1000kN 是區分 中小型與大型注塑機的界限，而中小型注塑機在市場上占有較大的份額。

不同類型注塑機完成注射成型的工作流程基本相同，主要包括塑化、合模、 注射、保壓、冷卻塑化、制品取出幾個階段。其中存在幾個最關鍵的步驟，第一 是合模，包括準備注塑機的運行。機器的夾緊裝置將模具牢固地夾緊在一起，確 保其緊密閉合。此步驟對于防止材料在注射過程中逸出并保持最終產品所需的形 狀和完整性至關重要；第二是注射，在注射階段，塑料原料（通常為顆粒形式） 被送入機器，熔化并注射到夾緊的模具中。此階段需要精確的溫度和壓力控制， 以確保成型零件的質量和細節一致；第三是冷卻塑化，注射后，模具內的材料開 始冷卻并凝固，形成模具的形狀。冷卻是一個關鍵階段，因為它顯著影響最終產 品的質量。冷卻時間根據所使用的材料和零件的厚度而變化。第四是取出，冷卻 后模具打開，零件被頂出。必須小心地進行頂出，以避免損壞新形成的零件。將 成品零件從模具中取出，并修剪掉任何多余的材料，如流道或飛邊，從而完成注 塑周期。

不同驅動方式的注塑機各有優劣，從發展趨勢上來看，鎖模力較小的注塑機 正在向全電化發展，而大型注塑機則主要使用液壓驅動。電動注塑機的驅動系統 具有高精度、可靠性高和節能等優勢，使用成本較低，適合在小型制品、短注射 行程的場景使用，可滿足小型注塑機對精密化、高速化發展的需求。

按合模裝置劃分，還可將注塑機分為二板和三板兩類。隨著材料科學的不斷 進步，塑料組件在汽車制造中的應用變得越來越廣泛，包括汽車的前后保險杠、 儀表盤以及車門側板等部位。這些塑料組件正朝著體積更大、重量更重的方向發 展，這就對注塑機的鎖模力提出了更高的要求，促使相關注塑制造商選擇更大噸 位的注塑機。對于 2000 噸級以上的注塑機，國際上普遍傾向于采用二板式注塑 機（采用直接壓力進行鎖模），而在中國，大多數制造商則偏好使用三板式注塑 機（利用曲軸系統進行鎖模）。

二板注塑機主要采用直壓方式工作，即由 4 個高壓鎖模液壓缸同時拉動哥林 柱，對模具進行加壓并保壓。二板注塑機生產塑件的鎖模過程比較簡單，合模到位后，旋轉螺母動作，高壓鎖模液壓缸提供鎖模力。開模過程與鎖模過程相反， 先是高壓鎖模液壓缸卸壓，然后旋轉螺母打開，之后動模退回。 優點：（1）開模液壓缸需要的開模力較小。一般 2000t 以上的注塑機開模液 壓缸需要的開模力在 110t 以下，是同噸位三板注塑機開模力的一半。開模力小 的液壓缸容易被加工，在實際使用的過程中容易維護保養，使用壽命較長，不容 易被損壞；（2）鎖模力可以自由設定。二板注塑機可以通過改變液壓缸數量和液 壓缸工作力來改變鎖模力；（3）鎖模精度比較高。二板注塑機設定的鎖模力與實 際產生的鎖模力的誤差較小，可以通過內置于液壓缸中的傳感器測出液壓缸的油 壓而測出實際鎖模力。二板注塑機采用直壓式鎖模，動、靜模板的平行度很容易 調整，一般調整到工藝要求的平行度（0.1mm/m）需要的時間很短。 缺點：對高壓鎖模液壓缸的要求比較高。二板注塑機通過 4 個高壓鎖模液壓 缸實現鎖模，工作時高壓鎖模液壓缸需要提供很大的壓力，這要求液壓缸要有很 高的精度；同時，使用的液壓油也要保持清潔、無雜質；還要避免在生產過程中 液壓缸出現漏油現象。若 4 個高壓液壓缸的拉力不能保證完全一致，則會導致模 板在運行過程中的微小不平衡。

三板注塑機鎖模系統的主要部件是曲軸，是依據杠桿原理設計的。合模過程 是：由開模液壓缸推動曲軸省力臂帶動動模板前移，同時彎曲的曲軸工作臂伸長， 當曲軸工作臂處于平行位置時，模具即為鎖緊狀態。 優點：（1）與同噸位的二板注塑機相比，設備造價低；（2）部件無需定制、 維護方便。系統中的液壓缸、接頭、閥、伺服電機和供油泵等部件都是市場普通 商品，維護機器比較方便。 缺點：（1）在同一臺注塑機上改變鎖模力比較困難。三板注塑機的鎖模力由 曲軸提供，因此在鎖模系統的設計過程中，需根據鎖模力確定曲軸長度和模板間 最大間距。一旦確定了曲軸長度和模板間最大間距，鎖模力也隨之固定。如果要 改變同一臺注塑機的鎖模力，需要改變曲軸長度或結構，是比較困難的；（2）精 確測定實際鎖模力比較困難。目前，還沒有比較好的方法能夠精確測定出曲軸式 鎖模方式的實際鎖模力。一般通過開模液壓缸的壓力和杠桿原理計算出來，這樣 常常造成實際鎖模力與設計鎖模力有很大的誤差。如果實際鎖模力過小，制品容 易產生“飛邊”（塑料制品的結合處有不必要的邊沿，影響制品的外觀和質量）；如果實際鎖模力比設計鎖模力大，常造成模具變形，由于變形量較小，人眼很難 發現，會加速模具的損壞。（3）開模時，開模液壓缸提供的開模力較大。以 3200t 左右的注塑機為例，需要開模液壓缸提供的開模力是 200-230t。因此，要求開模 液壓缸的加工精度較高，日常維護成本比普通液壓缸稍大些。 二板機由于沒有機絞機構，傳動慣性小，移模油缸推力需求較小，可降低移 模能耗，是大型注塑機的發展方向。

觀察我國注塑機行業，我們可以發現其產業鏈的上下游環節是緊密結合的， 它們共同構建了一個成熟的產業生態系統。產業鏈的上游部分專注于原材料的供 應，這些原材料是注塑機制造不可或缺的基礎。例如，鑄件和生鐵等金屬材質構 成了注塑機機械結構的堅實基礎；液壓元件保障了注塑機在高壓力環境下的平穩 運作；而電氣組件則為注塑機提供了智能化的操控能力。 產業鏈的中游環節涉及到注塑機的實際生產和制造。在這個環節，制造商利 用高超的工藝和尖端的制造設備，將上游環節所提供的原材料加工成優質的注塑 機產品。這一環節不僅要求嚴格的生產管理和質量控制，還需要持續的技術創新 和研發投入，以適應下游多變的應用需求。 至于產業鏈的下游環節，則涵蓋了注塑機的多種應用場景。汽車制造、家用 電器和包裝飲料行業等都是注塑機應用的重要領域。隨著這些行業的迅猛發展和 市場競爭的日益激烈，對注塑機的需求量持續增長，這為注塑機行業開拓了巨大 的市場潛力。

中國注塑成型裝備的產量已經連續十余年位居世界第一，約占全球注塑機產 量的 70%，已成為我國塑料機械行業產量最大、產值最高、出口最多的第一大類。 根據 GrandViewResearch 研究機構預測，2022 年全球注塑機市場空間約為 153.30 億美元，預計 2023 年和 2030 年全球注塑機市場規模將分別達到 159.90 億美元 和 220.30 億美元，復合增長率為 4.60%。根據智研咨詢數據統計，2021 年我國 注塑機行業市場規模為 263 億，2022 年達到 280 億，近 5 年復合增長率約 5%。

在全球注塑機市場的競爭中，歐洲和日本公司在高端領域的競爭中保持領先。 中國的注塑機制造商正在向高端市場轉型，力圖提升自身的市場地位。市場上的 主要參與者包括跨國公司如奧地利的恩格爾、德國的克勞斯瑪菲、日本的住友德 馬格，以及中國的海天國際、震雄集團、伊之密、泰瑞機器等國內領先企業。德 國、意大利、日本和美國等國家在高端注塑機市場占有重要份額，特別是德國以 精密和大型注塑機著稱，日本則以電動注塑機技術領先，這些國家的產品主導了 高端市場。中國的注塑機產業起步較晚，面臨技術挑戰，目前主要在中低端市場 活躍。但隨著國內注塑成型技術的持續進步，國內領軍企業正逐步向高端市場進 軍。 在國內市場的競爭中，海天國際、震雄集團、伊之密、泰瑞機器等國內注塑 機行業的領軍企業占據了中高端市場份額，而眾多中小型企業則集中在中低端市 場。隨著這些國內龍頭企業技術能力的持續提高，它們在高端市場的競爭力正逐 漸增強，與國際高端注塑機企業之間的差距正在縮小。