精密注塑成型

什么是精密注塑？精密注塑成型是指加工成型的注塑制品的尺寸重复精度

很高，以致使用通用注塑机、常规的注塑成型工艺难以达到要求的一种注射成型方法。“精密注射成型”这一概念，主要是区别于“常规注射成型”，它是基于高分子材料的迅速发展在仪表、电子领域里采用精密塑料部件取代高精度的金属零件的技术。目前针对精密注射制品的

界定指标有2 个，一是制品尺寸重复精度二是制品质量的重复精度。但由于各种材料本身的

性质和加工工艺不同，不能把塑料制件的精度与金属零件的精度等同起来。

精密注射成型是一门涉及原材料性能、配方、成型工艺及设备等多方面

的综合技术，精密塑料制品包括DVD数码光盘、DVD激光头、数码相机零件、电脑接插件、导光板、非球面透镜等精密产品，这类产品的显著特点是不但尺寸精度要求高，而且对制品

的内在质量和成品率要求也极高。成型制品的模具是决定该制品能否达到设计要求的尺寸公

差的重要条件，而精密注塑机是保证制品始终在所要求的尺寸公差范围内成型，及保证极高

成品率的关键设备。塑料制品最高的精度等级是三级。

1.1 精密注射的特点（即两高四条件）

(1)制件的尺寸精度高、公差小，即有高精度的尺寸界限；(2)制品重量重复精度高，要求有日、月、年的尺寸稳定性；(3)模具的材料好、刚性足，型腔的尺寸精度、光洁度以及模板间的定

位精度高；(4)采用精密注射机更换常规注射机；(5)采用精密注射成型工艺；(6)选择适应精

密注射成型的材料。

评定制品最重要的技术指标，就是注塑制品的精度( 尺寸公差、形位公差和制品表面的光洁度) 。我国使用的标准是SJ1372―78，与日本塑料制品的精度和模具精度等级很接近。精密

注塑机要求制品尺寸精度一般在0.01～0.001mm以内，许多精密注塑还要求注塑机具有高的

注射压力、高的注射速度；要求合模系统具有足够大的刚性和足够高的锁模精度，所谓锁模

精度是指合模力的均匀性、可调、稳定和重复性高，开合模位置精度高；要求对压力、流量、温度、计量等都能精确控制到相应的精度，采用多级或无级注射，保证成型工艺再现条件和

制品尺寸的重复精度等。

1.2 影响制品尺寸精度的因素

(1)模具精度；(2)成型收缩率；(3)制品使用环境的温度、湿度以及波动的幅度。

2 注塑精密成型材料的选择原则

机械强度高、尺寸稳定性好、抗蠕变性能好、环境适应范围广。常用的有四种材料：

(1)POM及碳纤维增强( CF) 或玻璃增强(GF)；这种材料的特点是耐蠕变性能好，耐疲劳、耐

候性、介电性能好，难燃，加入润滑剂易脱模。

(2)PA及玻纤增强PA66，其特点：抗冲击能力及耐磨性能强，流动性能好，可成型0.4mm壁厚的制品。玻纤增强PA66具有耐热性(熔点250℃)，其缺点是具有吸湿性，一般成型后都要

通过调湿处理。

(3)PBT增强聚酯，成型时间短。成型时间比较如下：PBT≤POM≈PA66≤PA6。

(4)PC及GFPC特点：良好的耐磨性，增强后刚性提高，尺寸稳定性好，耐候性、难燃及成

型加工性好。

3 精密注塑成型中的收缩问题

影响收缩的因素有四种：热收缩、相变收缩、取向收缩以及压缩收缩。

3.1 热收缩是成型材料与模具材料所固有的热物理特性。模具温度高，制品的温度也高，实

际收缩率会增加，因此精密注射的模具温度不宜过高。

3.2 相变收缩由于结晶型树脂在定向过程中，伴随高分子的结晶化，由于比容减少而引起的

收缩，即叫相变收缩。模具温度高，结晶度高，收缩率大；但另一方面，结晶度提高会使制

品密度增加，线膨胀系数减小，收缩率降低。因此实际收缩率由两者综合作用而定。

3.3 取向收缩，由于分子链在流动方向上的强行拉伸，使在冷却时的大分子有重新卷曲恢复

的趋势，在取向方向将产生收缩。分子取向程度与注射压力、注射速度、树脂温度及模具温

度等有关。但主要的是注射速度。

3.4 压缩收缩与弹性复位，一般塑料都具有压缩性。即在高压下比容发生显著变化。在一般

温度下，提高压力成型制品比容会减小，密度会增加，膨胀系数减小，收缩率会显著下降。

对应于压缩性，成型材料具有弹性复位作用，使制品收缩减小。影响制品成型收缩的因素与

成型条件和操作条件有关。

4 精密注塑模具

4.1 模具精度，主要取决于模具型腔尺寸精度高，型腔定位准确或分型面精度是否满足要求。一般精密注塑模具的尺寸公差，应控制在制品尺寸公差的1/3以下。

4.2 可加工性与刚性，在模具结构设计中，型腔数不宜过多，而底板、支承板、型腔壁都要

厚一些，以避免零件在高温、高压作用下发生剧烈弹性形变。

4.3 制品脱模性，模具要尽量采取少的型腔数、少而短的流道以及比普通模具有更高的光洁度，这样有利于脱模。

4.4 精密模具的材料，选择机械强度高的合金钢。制作型腔、浇道的材料要经过严格的热处理，选用硬度高(成型零件要达到HRC52左右) 、耐磨性好、抗腐蚀性强的材料。

5 精密注射机的特点与选用

5.1 技术参数方面的特点

从注射压力方面划分，普通机：147 ～177MPa；精密机：216 ～243MPa；超高压机：243～392 MPa。精密注塑机必须高压的理由是：

(1) 提高精密制品的精度和质量，注射压力对制品成型收缩率有最明显的影响。当注射压

力达到392MPa时，制品成型收缩率几乎为零。而这时制品的精度只受模具控制或环境的影响。实验证明：注射压力从98MPa提高到392MPa后，机械强度提高3%～33%。

(2) 可减小精密制品的壁厚、提高成型长度。以PC为例，普通机注射压力177MPa，可成型0.2～0.8mm壁厚的制品，而精密机注射压力在392MPa时可成型厚度在0.15～0.6mm 之间的

制品。超高压注射机可获得流长比更大的制品。

(3) 提高注射压力可充分发浑注射速率的功效。欲达到额定注射速率，只有两个办法：一是提高系统最高注射压力；二是改造螺杆参数，提高长径比。精密注射机的注射速率要求高。以

德国制造的DEMAG精密注塑机(60～420吨)为例，它的注射速度能达到1000mm/s，螺杆能

获得12m/s2的加速度。

5.2 精密注射机在控制方面的特点

(1) 对注塑成型参数的重复精度(再现性)要求高，宜采用多级注射反馈控制：a.多级位置控制；

b.多级速度控制；

c.多级保压控制；

d.多级背压控制；

e.多级螺杆转速控制。位移传感器的精

度要求达到0.1mm，这样可以严格控制计量行程、注射行程以及余料垫的厚度(射出监控点)，保证每次注射量准确，提高制品成型精度。料筒及喷嘴温度控制要精确，升温时超调量要小，温度的波动要小。精密注塑应采用PID控制，使温度精确度在±0.5℃之间为宜。

(2) 塑化质量要求，塑料塑化的均匀性不仅影响到注塑件的成型质量，还会影响到熔融塑料通过浇口时所受阻力的大小，为了得到均匀的塑化，设计专用的螺杆和使用专用的增塑技术必

不可少。另外，机筒的温度也应精确控制，现在螺杆、机筒温度多采用PID控制(比例、微分、积分)，精度可控制在±l℃内，基本可满足精密注塑的要求，如果采用FUZZY控制方法，就

更适合于精密注塑了。

(3) 工作油的温度控制要高油温的变化导致注射压力的波动，必须对工作油采用加热、冷却的闭环装置，把油温稳定在50～55℃为宜。

(4) 保压压力的影响，保压对精度塑件的影响极大，准确地说，保压能较好地补缩，减小塑件变形，控制塑件精度，保压压力的稳定决定了塑件的成型精度，螺杆的终止位置不变是决定