授課老師 : 鄭芳松 講師 NTU
塑膠模具設計
主題 : 射出成型機
1
※射出成型※
為何稱為“射出成型”?
因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，
故稱之。
射出成型 三階段
. 充填充填(Filling)
. 保壓保壓(Packing)
. 冷卻冷卻(Cooling)
2
在這門課我能學到射出成型的哪些知識!?
1. 認識射出成型機功能及結構
2. 認識射出模具構造
3. 了解射出成型原理
4. 了解成型時所會遇到的問題
3
射出成型機介紹
4
射出成型機主要組成單元
5
射出成型之流程
6
射出單元-1/5
組成
主要由入料筒、加熱管…等組成
功能
進料、融解、混合塑料、計量
及升壓射出。
分二大類
1.柱塞式
2.螺桿式
7
射出單元-2/5
1.柱塞式
a.柱塞往復運動並計量。
b.計量終了，柱塞前進。
c.材料通過加熱缸內面與魚雷間通道，在此充分加熱成熔融狀態。
d.從噴嘴部射出於模具內。
8
射出單元-3/5
2.螺桿式
a.(加熱):由螺桿混煉產生磨擦熱(同時材料被外周的加熱器加熱)。
b.(熔融輸料):沿其螺旋槽送材料至加熱缸前端部，使材料熔融並貯存於加熱缸前端。
c.(計量):由材料的反作用力使螺桿後退，利用背壓並配合限制開關限定後退量，在一定位
置停止螺桿的旋轉。
d.(射出):藉射出裝置後部的油壓缸，對螺桿施加高壓射出。
9
射出單元-4/5
螺桿式與柱塞式的差異!
螺桿式較柱塞式多一旋轉動作，產生分力(Ft)
，可使材料在螺旋槽間產生混煉作用，
增加可塑化能力。
10
射出單元-5/5 螺桿式優點、缺點
a.優點：
‧藉螺桿的混練作用，材料內部也發熱，均勻可塑化，可
塑化能力大。
‧由於加熱缸的壓力損失，可使用較低的射出壓力，亦能
成型。
‧加熱缸內的材料滯留處少，熱安定性差的材料也很少因
滯留而分解。
‧材料更換、換色操作容易。
b.缺點：
‧在射出時，熔融材料易順著螺旋槽而移往加熱缸後部，
造成材料逆流。
11
鎖模單元-1/8
提供鎖模力的機構：有直壓式、肘節式及肘
節直壓式三種。
功能
控制模具的開關、鎖模
，並且頂出成品。
12
鎖模單元-2/8
直壓式
直壓式合模裝置又可分為
1.升壓滑塊式
2.輔助缸式
3.增壓缸式。
其構造如右圖所示
13
鎖模單元-3/8
肘節式-1/3
-以肘節接頭將油壓
缸或電動機產生的力
放大，使合模力增大
。
其中又分
1.單肘節
2.雙肘節式
14
鎖模單元-4/8
肘節式-2/3
單肘節式
15
鎖模單元-5/8
肘節式-3/3
雙肘節式
16
鎖模單元-6/8
肘節直壓式
肘節直壓式鎖模裝置是組
合肘節機構與直壓式鎖模
缸裝置，外觀為肘節式的
一種，但鎖模力的發生接
近於直壓式。
17
鎖模單元-7/8
直壓式與肘節式的比較
直 壓 式 肘 節 式
合模行程方面
模厚調整方面
在合模壓力上
在模子開閉速度方面
可依模厚改變
可依肘節式長
一定
受構造限制，不能太長
容易 要依模厚移動肘節裝置
容易調整
可用量計直讀
不易調整
不能直讀
容易廣範圍調整 速度比較快
18
鎖模單元-8/8
鎖模力(Clamping Force;F)的計算
F = P × A (ton)
P=射出壓力(Kg/cm2)
A=零件垂直射出方向投影面積(cm2)
日常用品:400 Kg/cm2
精密零件:500~700 Kg/cm2
19
20
主題 :
塑膠射出
成型模具
授課老師 : NTU 鄭芳松 講師
21
※射出成型※
為何稱為“射出成型”?
因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，
故稱之。
射出成型 三階段
1. 充填(Filling)
2. 保壓(Packing)
3. 冷卻(Cooling) Process time
Cooling Filling Packing>> >
22
射出成型模具
豎澆道
注料口流道
23
二板模動作流程
射膠
鎖模
關模
頂出 開模
冷卻
保壓
充填
二板模具構造簡單，製作容易，所有射
出成形用模具的基本製作與射出原理都
以此為出發點。
母模公模
24
塑膠射出
25
三板模動作圖
與二板模的差異差異
在兩板模具中再加一塊”脫模板”。
目的目的：處理豎澆道及橫澆道的拔模與脫料。
優點優點：高速自動化
澆道設計容易
應用應用：多模穴
點澆口
26
塑膠射出機
27
28
29
Cycle time &
Pressure history
30
Parameter Average Value
Gate Closing Time 1 Second
Mold Closing Time 4 Seconds
Initial Injection Time 3 Seconds
Initial Hold Time 5 Seconds
Cooling Time 12 Seconds
Screw Return time 8 Seconds
Mold Open Time 4 Seconds
Ejection Time 1 Seconds
Part Removal Time 2 Seconds
Mold Inspection, clean, spray, etc. 2 Seconds
Cycle time
31
操作窗
32
高性能模具
33
高性能模具
一副高性能模具必須具備下列三個高性能系
統的配合
1.高性能”充填”系統
2.高性能”保壓”系統
3.高性能”冷卻”系統
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二板模與三板模
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模具的功能及組成
功能
1.成型
2.融膠傳輸
3.冷卻（溫控）
4.合模﹑閉模﹑鎖模
5.頂出
基本組成元件
模板(上、下模板)、導銷、導銷襯套、頂出銷、頂出套筒、歸位銷、止
銷、頂出桿、定位環、豎澆道襯套、豎澆道、流道、拔料銷。
主要分為二類
二板模
三板模
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二板模―構件名稱與功能(一)
1.固定固定側裝側裝置板置板(固定側固定板，cavity adapter plate)
a.將固定側模板、定位環、豎澆道襯套… 固定在此板上
b.將模具固定側安裝在射出機固定盤上
2.固定固定側側模板模板(定模板， cavity plate)
a.將導銷襯套固定在此板上或模穴的加工
b.亦可裝置豎澆道襯套
c.流道、澆口之加工
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二板模―構件名稱與功能(二)
3.可可動側動側模板模板(動模板， core plate)
a. 將模仁、導銷固定在此板上
b. 流道、澆口、回位銷孔、豎澆道抓銷孔之加工
4.承板承板
a. 具有補強之功用，使可動側模板不發生變形
b. 模仁之固定與加工更為容易
38
二板模―構件名稱與功能(三)
5.間間隔隔塊塊(spacer block)
a. 確保成品的頂出距離
b.間隔塊高度=頂出銷固定板厚度+頂出銷定位板
厚度+停止銷凸緣高度+頂出距離+8~10 mm
6.頂頂出出銷銷定位板定位板(上頂出板，above ejector plate)
a. 使成品頂出方位正確與平穩
b. 使頂出銷、回位銷確實定位
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二板模―構件名稱與功能(四)
7.頂頂出出銷銷固定板固定板(下頂出板，below ejector plate)
使整個頂出機構(上頂出板、頂出銷、豎澆道抓銷、回位銷)之
位置確實固定
8.可可動側裝動側裝置板置板(可動側固定板， cavity adapter plate)
a. 使模具之可動側組裝起來
b. 將整組模具固定安裝在射出機之可動盤上面
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二板模―構件名稱與功能(五)
9.模心模心(模仁、模蕊、入子、公模，core)
a.合模時，與母模構成模具之成形空間(模穴)
b.開模時，射出成形品附著在此模仁上
10.定位定位環環(locate ring)
a. 使整組模具之固定側安裝在射出機之固定盤
b. 使射出機之噴嘴與豎澆道襯套互相對正
41
二板模―構件名稱與功能(六)
11.豎澆豎澆道道襯襯套套(注道襯套，sprue bush)
a.與射出機加熱缸之噴嘴相接觸
b.塑膠料經此豎澆道襯套進入流道、模穴
12.導銷導銷(guide pin)
a.安裝在動模板上，經硬化處理與研磨加工
b.使整組模具之固定側與可動側能迅速且確實定位配合
42
二板模―構件名稱與功能(七)
13.導銷襯導銷襯套套(guide pin bush)
a.安裝在定模板上，經硬化處理與研磨加工
b.也是用來使整組模具之固定側與可動側能迅速且
確實定位配合
14.豎澆豎澆道抓道抓銷銷(sprue snatch pin)
a.通常安裝在模具中心位置
b.在射出完成開模時，將豎澆道內之滯留塑膠料自
豎澆道襯道內抓(取)出
43
二板模―構件名稱與功能(八)
15.頂頂出出銷銷(ejector pin)
在射出完成開模時，將附著在模仁上之成品頂出
16. 回位回位銷銷(return pin)
在射出完成頂出成品之後，合模完畢時，使頂出
機構回到原來的位置
17.停止停止銷銷(stop pin)
功用：可適時的調整頂出機構之高度
44
45
三板模-點狀澆口頂出銷頂出
46
模具性能的評估
1. 合乎規格(零件、後加工、組立及材料)
2. 成形加工成本
(成形週期、廢料、後加工)
3. 操作窗：愈大愈好
4. (加工參數有….)
47
澆注系統的構成
48
豎澆道設計(sprue design)
49
滯料部設計(slug well design)
又稱為冷料井冷料井(cold slug well)(cold slug well)
，功能：
1.射出完成後，噴嘴前端有少量
熔料殘留，下一個射出循環之前
已經固化。
2.冷料井用來收集這些已固化的
塑膠料
3.已固化的塑膠料之影響：
a.造成流道或澆口阻塞
b.成品外觀不良
50
流道設計(runner design)
為熔融的塑膠料由豎澆道進入型腔的主要通道。
1.設計原則：依塑膠料之流動性、成品重量、及投影面積來
決定流道斷面形狀與大小。
2.圓形流道：體積最大，接觸面積最小。缺點：在PL兩側各
加工半圓。
3.梯形流道：只需在PL單側加工即可。就相同的斷面積，梯
形流道比圓形流道有較大的接觸面積。
51
52
1.流道斷面尺寸：依塑膠料作基準、依成品重量作基準、及
依投影面積作基準。
2.斷斷面尺寸面尺寸過過大大：缺點為浪費材料、冷卻時間長。
3.斷斷面尺寸面尺寸太小太小：缺點為流動阻力大，亦造成充填不足，或
必須提高射出壓力。
4.流道流道長長度度過過大大：造成壓力損失，浪費材料
5.流道流道長長度度太短太短：殘留應力大，易生毛邊，流動不均。
6.料厚 mm以下，重量7 oz以下時：
53
Pressure Flow
54
Pressure Flow
55
Pressure Flow
平板流的公式
56
圓管流的公式
57
Flow in mold runner (round)
58
Flow in mold runner (round)
59
Ejection Force
60
Ejection Force
61
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類LIGA製程相關技術
類LIGA製程
技術
光刻技術 微成型技術
光罩設計技術
光阻塗佈技術
陶瓷微射出成型
微陶瓷結構燒結技術
塑膠微射出成型
微熱壓成型
微電鑄技術
電鍍液配方
純金屬電鍍
合金微電鑄技術
微量測技術
電子顯微鏡
光學檢測技術
微加工機技術
微力感測器
三軸定位平台
精密控制技術
曝光顯影技術
微加工技術
AFM量測技術顯微鏡
無電解電鍍技術
乾膜製程技術
63
利用微影製程（Lithography process）和電鑄（Electro forming）
所得之模具只是一個模型而已，尚須利用其它加工方法將微結構
元件生產出來，然而微結構元件是非常的小，因此使用微射出成
型來加工應是不錯的選擇。但是仍然有些問題是我們必須要克服
的，例如 : 要如何才能將成品從模具內成功頂出 ; 如何提高產品
良率…等。
微射出成型於LIGA製程上的應用
64
微小射出成型之所以受到重視，乃是各項微小產品之需求日
益殷切所致，此技術目前已應用在下列四個領域：
一、光通訊
二、生醫應用
三、生物應用
四、探測器或致動器
除可做塑膠之射出成型之外，
亦可做粉末射出（包括金屬或陶瓷）
微成型技術之應用
65
微形噴嘴 – 組立作業
66
微形噴嘴 – 結合作業
加壓固定試片 加溫使膠凝結
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68
主題：
充填系統
塑膠模具設計
授課老師 : 鄭芳松 講師
69
※射出成型※
為何稱為“射出成型”?
因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入
模具，故稱之。
射出成型 三階段
1. 充填(Filling)
2. 保壓(Packing)
3. 冷卻(Cooling) Process time
Cooling Filling Packing>> >
70
射出成
型模具
71
充填系統
功能
引導從射出機噴嘴(Nozzle)所射出的熔融材料進入成型空間(模穴)中成型
組成
注道 主流道 支流道 澆口
※流道系統的設計是否適當，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度和成形週期。
72
充填系統-示意圖與實品
73
充填系統-流道形狀
主要分三種
1.圓形
2.半圓形
3.梯形
74
流道流動
75
流道流動之不平衡及改善
76
流道流動改善
77
充填系統-澆口形式
1. 直接澆口
2. 方形邊緣澆口
3. 搭接澆口
4. 扇形澆口
5. 薄膜澆口
6. 圓盤澆口
7. 點狀澆口
8. 潛狀澆口
並有下列幾種形式
78
1.直接澆口
熔膠由豎澆道直接進入模穴，單穴成品單穴成品射出成型時，係經由模具中
心射出。因此澆口痕跡將殘留於成品中央。
示意圖 實品圖
79
2.方形邊緣澆口
80
3.搭接澆口
此型澆口與方形邊緣澆口唯一不同點是熔膠間接進入模穴，可減低一部份冷膠可減低一部份冷膠
痕跡痕跡，但澆口去除常造成困擾，因為加工不易，因此除了硬質PVC 外，均適用。
示意圖
實品圖
81
4.扇形澆口
此澆口可使大型產品大型產品在短時間內充填完成。
示意圖
實品圖
82
5.薄膜澆口
常見場合 1.大而薄的成品大而薄的成品。
2.塑膠的縱向與橫向收縮率有較大差異
，且無法從產品中央位置做澆口設計時。
示意圖
實品圖
83
6.圓盤澆口
單穴圓筒狀產品單穴圓筒狀產品可以考慮使用此種澆口。
84
7.點狀澆口
亦稱為Pin-point Gate針點澆口，可以使流道和澆口在開模或頂出過程中與產品自動自動
分離分離。
示意圖 實品圖
85
8.潛狀澆口
亦稱隧道式澆口（Tunnel Gate）
特點:澆口痕跡小，位置易設置在產品不重要的部位，成品頂出過程中，
同時將澆口切斷，可以達自動化的效果。
示意圖
實品圖
86
87
充 填 過 程
充 填 階 段 時 ， 當 熔 膠 流 入 模 穴 時 與 冷 的 腔 壁 接 觸 ， 會 形
成 薄 的 凝 層 ， 靠 近 壁 上 的 熔 膠 溫 度 會 降 低 ， 在 熔 膠 流 動
的 峰 前 ，由 於 噴噴 流流 效效 應應 ( Fountain Flow Effect ) ( Fountain Flow Effect ) 熔 膠 從 中 心
往 兩 模 腔 壁 流 動 造 成 等 速 的 熔 膠 流 動 ， 同 時 熱 熔 膠 從 中
心 帶 至 前 緣 及 兩 邊 模 腔 壁 。 在 熔 峰 後 端 之 熔 膠 則 是 層 狀
流 動 ， 在 中中 心心 的的 流流 動動 速速 度度 最最 大大 ，， 而而 凝凝 固固 層層 邊邊 的的 流流 速速 為為 零零
。
88
『噴『噴 流流 效效 應』之應』之原因原因及及防止防止
D/d太大〈中央澆口
〉
模溫低
射速快
由邊緣設置澆口
89
常見充填問題(1)
過度保壓過度保壓(over packing(over packing)：過度保壓會增加內應力內應力，使產
品密度較大密度較大，甚至出現毛邊出現毛邊。
保壓不足保壓不足(under packing)(under packing)：保壓不足的產品在融膠冷卻
後會收縮收縮，使產品不合規格，在局部較厚的較厚的部分，其背面
會出現凹陷凹陷。
90
常見充填問題(2)
縫合線縫合線(weld line)(weld line)：融膠遇到阻礙阻礙就必須繞行，融膠會分流分流。當分流
的融膠重新會合時，會留下一道痕跡，就是所謂的縫合線。
停滯效應停滯效應：融膠會挑好走的路好走的路走，所以融膠會容易在薄薄的地方產生
停滯，會傾向將別的部分先充填完。【形狀斷面積較大】【形狀斷面積較大】
91
常見充填問題(3)
兢流道效應兢流道效應(race track effect(race track effect))：融膠欲流向阻力流向阻力較小的流道，因
此充填厚度充填厚度不均勻的工件，厚度大的地方融膠流得快。
凝固層凝固層(frozen layer)(frozen layer)：：凝固層出現時，射出產品會材質材質不均勻，表表
面面較不平順，較嚴重的還會發生短射短射。
92
常見充填問題(4)
流向雜亂流向雜亂：流向雜亂會使工件強度工件強度較差，表面的紋路表面的紋路也較不美觀。
暗逆流暗逆流：較接近主流道的入口，射出的融膠壓力較大，而壓力較大
的融膠會壓迫旁邊壓力較小的融膠，將造成逆流的現象。
93
充填系統-設計目標
避免問題
保壓不足、保壓過度…等。
同步充填
流動平衡設計、管流、板流…。
流向單純
如右圖
94
圓管流的公式
圓管流及平板流的公式，流道設計時都會考慮進去，計算
壓力（壓力（PP））與流量（流量（QQ））的關係，以便達到同步充填同步充填。
95
平板流的公式
96
進點配置
進點配置和縫合線的位置息息相關，也跟是
否能夠同步同填有關，以下以汽車保險桿的
模流分析做例子，加以說明進點配置的重要
進點在上方有四點，側方有兩點，
而且上方的每二個進點距離相等，
且流道尺寸亦相同，因而導致無
法同步充填，因此可以改善進點
的配置與流道尺寸，如下圖。
經過改良後的進點配置，流道尺
寸上方中間部份較小而兩旁尺寸
較大，由左圖就可以看出已經可
以同步充填了。
97
流道平衡
1.融膠的性質
2.流道平衡基本公式
3.流道的配置
4.電腦輔助模流分析
流道平衡可說是充填系統中最重要的課題，流道若能
平衡，不但能避免許多充填問題，更確保了產品品質
的齊一性。以下四個部分來說明如何達到流道平衡：
98
由圖中我們很容易看出
上件（有按鈕的）先充飽，
沒有同步充填，可能發生過
度保壓。原因是上件有許多
孔，融膠需求量比下件少，
但是兩邊流道澆口尺寸卻一
樣。
若我們把下件的流道澆口
尺寸加大一些（請與上圖
仔細比較），使得在同樣
的時間內，融膠流入下件
的量較多，就能夠同步充
填了。
99
CMOLD軟體簡介及教學
零、簡介
一、進入C-MOLD
二、幾何模型建構(Mesh)
三、選擇塑膠與模具材料(.mtl)
四、選擇機器(.mtl)
五、操作參數之選定(.prc)
六、Run
七、看結果(Visualization)
100
零、簡介
主要架構分為：幾何模型、有限元素模型、材料
性質輸入、機器選定、操作參數設定等。
目前本實驗室所使用的C-MOLD為PC版，在
Win95，Win98。
101
一、進入C-MOLD
1.開始→程式集→→C-MOLD control panel進入。
2. C-MOLD畫面告訴我們程序為Design（包含Mesh， Material
and Process Condition） →Analysis→Evaluation（ Show
Results）。
3. 執行Analysis之前，Mesh、Material及Process Condition都
必須先建構與設定，分述於二、三、四如下。
102
七、看結果(Visualization)
主畫面中Evaluation→Visualizer進入。
Data→Select Analysis→Filling或 Filling EZ→Select
Dataset→觀察項目（波前流動分佈，壓力分佈，溫度分佈，
分子定向與分析結果等）→Plot→流線分佈或陰影分佈。
103
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精密模具業/塑膠射出業
鴻海精密工業 [ 電腦機殼 ]
塑膠材料供應商
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CAD/CAM/CAE
台灣歐特克股份有限公司 通全技研股份有限公司 參數科技股份有限公司 康泰科技
股份有限公司
冠齊資訊有限公司 愛發股份有限公司 虎門實業股份有限公司 統達電腦股份有限公
司
美格特克股份有限公司 震洋資訊有限公司 未來趨勢科技股份有限公司 Robert
McNeel & Associates
塑膠資訊網
模具專業網路
104
澆口的位置
為了達到同步充填同步充填的目的，澆口的位置澆口的位置選定也很重要，選
定的原則如下：
a、 流流動動比比必須在材料特有數值以下始可。
b、 防止噴噴流流紋紋(jetting)(jetting)及包封及包封的產生。
c、 減少熔接熔接線線所引致的缺陷。
d、 成形材料流流動線動線的平滑，可減少成形品的變形。
e、 選定在不要求不要求機械強度的位置。
f、 考慮成形品外外觀觀的不良，要設定在容易加工容易加工的位置。
105
澆口的位置
106
充填系統設計利器
進點數目、位置。
各流道路線、形狀(截面) 、相對大小。
局部導流道或偏流道設計。
※導流道(Flow leader)
在模穴處局部加厚以增加該方向流量。
※偏流道(Flow deflector)
在模穴處局部減薄以減少該方向流量。
107
澆口大小之影響
澆口太大 澆口適中 澆口太小
108
109
110
111
