精密注射成型
（一） 精密注射成型的概念
“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、电子领域里可取代高精度的金属零件。但由于材料本身的性质和加工手段不同，不能把塑料制件的精度与金属零件的精度等同起来。塑料制品最高的精度等级是二级（必须是采用超高压的精密注射机才能获得）。
1、 精密注射的特点
① 制件的尺寸精度高，公差小，即有高精度的尺寸界限；超高精密注射某些材
料的制品能达到二级精度。例如：基本尺寸≤3mm的PPO材料加工成型的制品公差数值为0.06mm。
② 制品重复精度高；尺寸重复精度能达到0.001mm，重量重复精度不超过3%。
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。日本塑料制品的精度和模具精度等级很接近。
欲注塑出精密的塑料制品来；材料选择；模具设计；注射成型工艺；操作者的技
术水平，四大因素缺一不可。
就概念而言：精密注塑是指加工成型的注塑制品的精度很高，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。
2、 影响制品尺寸精度的因素 ① 模具精度； ② 成型收缩；
③ 制品使用环境的温度、湿度以及变动的幅度。
（二） 注塑精密成型材料的选择 精密注塑材料的选择原则： 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）或玻璃纤维增强（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，加入润滑剂易脱模具。
② PA及增强PA（FRPA66） 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。FRPA66具有耐热性能（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增强聚脂，固化速度快。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,并同时具
有耐候性、难燃性及离型性。
(三)精密注塑成型中的收缩问题 影响收缩的因素有四种
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
收缩率是要增加,因此精密注射的模具温度不宜过高。
2. 相变收缩
由于结晶型树脂在定型过程中伴随高分子的结晶化,比容要减少而引起的收缩,即
叫相变收缩。
当模具型腔中熔体的冷却温度接近至结晶化温度时，比容要发生很大变化。结晶
型材料要比非结晶型材料的收缩率大的多，这是因为从模具取出时的制品温度正好是在结晶化温度附近，会引起比容急剧变化。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. 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到有关.但主要的是注射速度。
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。在一定温度下,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,当制品从模具型腔取出时，制品体积会产生弹性复位作用，使制品收缩减小。
影响制品成型收缩的因素与成型条件与操作条件有关
成型收缩与条件的相关性
⊙:相关性强 O:一般相关性
(四)精密注塑模具 1.模具精度
精密注塑制品的精度,主要取决于模具精度,。如果型腔尺寸精度低，型腔定位不
准，分型面精度不够，都难满足要求。对于小型精密制品的模具精度限定值：当名义尺寸在50mm时，其尺寸公差为0.003-0.005mm;名义尺寸在100mm时，尺寸公差为0.005-0.01mm。模板分型面的平行度为0.005mm。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。
2.可加工性与刚性
在模具结构设计时,必须考虑型腔零件进行磨削研磨和抛光加工的可能性。所谓
同位型性就需要有较多的镶嵌式结构，在各镶嵌块的定位面之间有较高的配合精度，与此同时还必须考虑，测温、冷却、压力传感器等安装位置，不可先分成块后来再勉强地处理这些位置。
动、定模型腔在分型面方向上的尺寸精度，除常规用的导向柱还需加装定位销或
楔型块，以确保定位精度可靠。
模具结构设计不仅考虑强度同时还应考虑应有足够的刚性，为此在模具上顶出销
孔等应较常规模具的尺寸小些，型腔数不宜过多，而底板、支承板、型腔壁都要厚一些，避免零件在高温、高压作用下发生剧烈弹性形变，影响到型腔尺寸精度或形位公差。
3．制品脱模性
制品容易从模具中顶出，这就是常说的离型性。一般精密塑件的形状较复杂，注
射压力高，收缩率小，制品与浇注系统和模具型腔表面有很强的粘附力和静摩擦力。除有常规的拔模斜度外，必须有更高的光洁度。
模具要尽量采取较少的型腔数量、尽量少而短的流道系统，以及比普通模具有更
高的光洁度，这样有利于脱模。
在分配型腔和设计流道系统时，应考虑熔体流动平衡和等压力梯度的原则。这样，
不仅有利于充模流动，也有利于脱模。
4．精密模具的材料
选择机械强度高的优质合金钢。制作型腔、浇道的材料要经过严格的热处理。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。
（五）精密注射机的特点与选用 1．技术参数方面的特点 ①注射压力：
普通机：147—177MPa（1500-1800kgf/cm2） 精密机：216—243 MPa
(2200-2500kgf/cm2 ) 超高压精密机：243—392 MPa(2500kgf/cm2)
精密注塑机必须高压的理由是：
A． 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392 MPa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。此外，增加注射压力可有效地提高精密注塑制品的机械性能；抗冲击性能、大弯曲应力和屈服强度。
实验证明：注射压力从98到392 MPa，制品的机械强度提高3—33%。
B．可减小精密制品的壁厚和提高成型流动长度。 以PC为例，普通机注射用
压力177 MPa时，可成型0.2—0.8mm壁厚的制品，而采用精密机注射机，当注射压力在392 MPa时可成型厚度在0.15—0.6mm之间的制品。超高压注塑可获得流长比更大的制品。
C．提高注射压力可充分发挥注射速率的功效。流体的实际注射速率通常受到流
道阻力和注射压力的控制。由于液压系统溢流阀的限制作用，使注塑机不能发挥全泵流量，一部分流量从溢流阀（安全阀）溢流。因此注射机达不到所设计的注射速率。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。
②精密注射机的注射速度要求高
以德国DEMAG制造的超高精密注塑机（60—420顿）为例，它的注射速度能达
到1000mm/S，螺杆能获得12M/S2的加速度。一般的精密注塑机的注射速度都超过350mm/s。
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，在设定的行程位置进行准确地切换。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。
②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，使温度精确度在正、负0.5℃之间为宜。
③工作油的温度控制要高
工作油温的变化会引起粘度的变化，使进入各执行机构的流量将发生波动，引起
启、闭模速度、注射速度、螺杆转速的不稳定，而且导致注射压力的波动。因此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 对模具温度要求控制
I不同成型材料的厚度不仅受冷却时间的控制，而且受模具温度的控制。若冷却时间相同，模具型腔温度低的制品厚度要比温度高的尺寸大。
如POM、PA类材料，模温50℃时厚度为50—100μm的制品，在80℃时厚度减
小到20—40μm，100℃时减小到只有10μm。
室温也对精密制品尺寸公差有影响。 3．精密注塑机的液压系统
油路系统要省能；液压系统刚性足，压力要稳定，波动要小，反应速度要快。为
了实现这一目的，精密注塑机常采用以下液压回路。
①油路系统需要采用比例压力阀，比例流量阀或伺服变量泵的比例系统。 ②在直压式合模机构中，把合模部分油路和注射部分油路分开，在保压状态使小
泵单独地向合模系统供油，并在合模腔的进油路上加装液控单向阀，这样不仅节能，稳定合模系统压力，而且提高液压刚性。
③由于精密注塑机具有高速性，为此必须强调液压系统的反应速度。要选用灵敏
度高，响应快的液压元件，或采用插装比例技术，或缩短控制元件至执行元件流程的油路设计。加装蓄能器不仅可以省能，而且有提高液压系统反应速度和吸振稳定压力的作
用。
④精密注塑机的液压系统，更要充分体现机—电—液—仪一体化工程。 4．精密注塑机的结构特点
①由于精密注射机注射压力高。 有的高达415PMa(4235kgf/cm2),这就要强
调合模系统的刚性。动、定模板的平行度一般要控制在0.05—0.08mm的范围内。
②要求对低压模具的保护及合模力大小精度的控制。 太大的合模力及大小
的合模力都要影响制品精度，因为合模力大要影响模具变形的程度，合模力小制品容易产生飞边，这些最终要影响到制件的尺寸公差。
③启、闭模速度要快，一般在60mm/s左右。
④塑化部件：螺杆、螺杆头、止逆环、料筒等，要设计成塑化能力强，均化程度
好、注射效率高的结构形式；螺杆驱动扭矩要大，并能无级变速。
（六）精密注射成型工艺
精密注射成型的制品一般都较小，在多级注射中，从注射开始到保压切换点多采
用高压，多级速度注射。保压开始宜采用低速度多级压力，注射时间不宜太长，要勤观察总画面计算机发出的语言，特别注意各级射出终点位置的选择要适当。
结论：无论何种精密注塑机，最终都必须能够稳定地控制制品的重复精度。
精密注射成型
（一） 精密注射成型的概念
“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、电子领域里可取代高精度的金属零件。但由于材料本身的性质和加工手段不同，不能把塑料制件的精度与金属零件的精度等同起来。塑料制品最高的精度等级是二级（必须是采用超高压的精密注射机才能获得）。
1、 精密注射的特点
① 制件的尺寸精度高，公差小，即有高精度的尺寸界限；超高精密注射某些材
料的制品能达到二级精度。例如：基本尺寸≤3mm的PPO材料加工成型的制品公差数值为0.06mm。
② 制品重复精度高；尺寸重复精度能达到0.001mm，重量重复精度不超过3%。
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。日本塑料制品的精度和模具精度等级很接近。
欲注塑出精密的塑料制品来；材料选择；模具设计；注射成型工艺；操作者的技
术水平，四大因素缺一不可。
就概念而言：精密注塑是指加工成型的注塑制品的精度很高，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。
2、 影响制品尺寸精度的因素 ① 模具精度； ② 成型收缩；
③ 制品使用环境的温度、湿度以及变动的幅度。
（二） 注塑精密成型材料的选择 精密注塑材料的选择原则： 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）或玻璃纤维增强（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，加入润滑剂易脱模具。
② PA及增强PA（FRPA66） 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。FRPA66具有耐热性能（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增强聚脂，固化速度快。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,并同时具
有耐候性、难燃性及离型性。
(三)精密注塑成型中的收缩问题 影响收缩的因素有四种
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
收缩率是要增加,因此精密注射的模具温度不宜过高。
2. 相变收缩
由于结晶型树脂在定型过程中伴随高分子的结晶化,比容要减少而引起的收缩,即
叫相变收缩。
当模具型腔中熔体的冷却温度接近至结晶化温度时，比容要发生很大变化。结晶
型材料要比非结晶型材料的收缩率大的多，这是因为从模具取出时的制品温度正好是在结晶化温度附近，会引起比容急剧变化。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. 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到有关.但主要的是注射速度。
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。在一定温度下,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,当制品从模具型腔取出时，制品体积会产生弹性复位作用，使制品收缩减小。
影响制品成型收缩的因素与成型条件与操作条件有关
成型收缩与条件的相关性
⊙:相关性强 O:一般相关性
(四)精密注塑模具 1.模具精度
精密注塑制品的精度,主要取决于模具精度,。如果型腔尺寸精度低，型腔定位不
准，分型面精度不够，都难满足要求。对于小型精密制品的模具精度限定值：当名义尺寸在50mm时，其尺寸公差为0.003-0.005mm;名义尺寸在100mm时，尺寸公差为0.005-0.01mm。模板分型面的平行度为0.005mm。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。
2.可加工性与刚性
在模具结构设计时,必须考虑型腔零件进行磨削研磨和抛光加工的可能性。所谓
同位型性就需要有较多的镶嵌式结构，在各镶嵌块的定位面之间有较高的配合精度，与此同时还必须考虑，测温、冷却、压力传感器等安装位置，不可先分成块后来再勉强地处理这些位置。
动、定模型腔在分型面方向上的尺寸精度，除常规用的导向柱还需加装定位销或
楔型块，以确保定位精度可靠。
模具结构设计不仅考虑强度同时还应考虑应有足够的刚性，为此在模具上顶出销
孔等应较常规模具的尺寸小些，型腔数不宜过多，而底板、支承板、型腔壁都要厚一些，避免零件在高温、高压作用下发生剧烈弹性形变，影响到型腔尺寸精度或形位公差。
3．制品脱模性
制品容易从模具中顶出，这就是常说的离型性。一般精密塑件的形状较复杂，注
射压力高，收缩率小，制品与浇注系统和模具型腔表面有很强的粘附力和静摩擦力。除有常规的拔模斜度外，必须有更高的光洁度。
模具要尽量采取较少的型腔数量、尽量少而短的流道系统，以及比普通模具有更
高的光洁度，这样有利于脱模。
在分配型腔和设计流道系统时，应考虑熔体流动平衡和等压力梯度的原则。这样，
不仅有利于充模流动，也有利于脱模。
4．精密模具的材料
选择机械强度高的优质合金钢。制作型腔、浇道的材料要经过严格的热处理。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。
（五）精密注射机的特点与选用 1．技术参数方面的特点 ①注射压力：
普通机：147—177MPa（1500-1800kgf/cm2） 精密机：216—243 MPa
(2200-2500kgf/cm2 ) 超高压精密机：243—392 MPa(2500kgf/cm2)
精密注塑机必须高压的理由是：
A． 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392 MPa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。此外，增加注射压力可有效地提高精密注塑制品的机械性能；抗冲击性能、大弯曲应力和屈服强度。
实验证明：注射压力从98到392 MPa，制品的机械强度提高3—33%。
B．可减小精密制品的壁厚和提高成型流动长度。 以PC为例，普通机注射用
压力177 MPa时，可成型0.2—0.8mm壁厚的制品，而采用精密机注射机，当注射压力在392 MPa时可成型厚度在0.15—0.6mm之间的制品。超高压注塑可获得流长比更大的制品。
C．提高注射压力可充分发挥注射速率的功效。流体的实际注射速率通常受到流
道阻力和注射压力的控制。由于液压系统溢流阀的限制作用，使注塑机不能发挥全泵流量，一部分流量从溢流阀（安全阀）溢流。因此注射机达不到所设计的注射速率。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。
②精密注射机的注射速度要求高
以德国DEMAG制造的超高精密注塑机（60—420顿）为例，它的注射速度能达
到1000mm/S，螺杆能获得12M/S2的加速度。一般的精密注塑机的注射速度都超过350mm/s。
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，在设定的行程位置进行准确地切换。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。
②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，使温度精确度在正、负0.5℃之间为宜。
③工作油的温度控制要高
工作油温的变化会引起粘度的变化，使进入各执行机构的流量将发生波动，引起
启、闭模速度、注射速度、螺杆转速的不稳定，而且导致注射压力的波动。因此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 对模具温度要求控制
I不同成型材料的厚度不仅受冷却时间的控制，而且受模具温度的控制。若冷却时间相同，模具型腔温度低的制品厚度要比温度高的尺寸大。
如POM、PA类材料，模温50℃时厚度为50—100μm的制品，在80℃时厚度减
小到20—40μm，100℃时减小到只有10μm。
室温也对精密制品尺寸公差有影响。 3．精密注塑机的液压系统
油路系统要省能；液压系统刚性足，压力要稳定，波动要小，反应速度要快。为
了实现这一目的，精密注塑机常采用以下液压回路。
①油路系统需要采用比例压力阀，比例流量阀或伺服变量泵的比例系统。 ②在直压式合模机构中，把合模部分油路和注射部分油路分开，在保压状态使小
泵单独地向合模系统供油，并在合模腔的进油路上加装液控单向阀，这样不仅节能，稳定合模系统压力，而且提高液压刚性。
③由于精密注塑机具有高速性，为此必须强调液压系统的反应速度。要选用灵敏
度高，响应快的液压元件，或采用插装比例技术，或缩短控制元件至执行元件流程的油路设计。加装蓄能器不仅可以省能，而且有提高液压系统反应速度和吸振稳定压力的作
用。
④精密注塑机的液压系统，更要充分体现机—电—液—仪一体化工程。 4．精密注塑机的结构特点
①由于精密注射机注射压力高。 有的高达415PMa(4235kgf/cm2),这就要强
调合模系统的刚性。动、定模板的平行度一般要控制在0.05—0.08mm的范围内。
②要求对低压模具的保护及合模力大小精度的控制。 太大的合模力及大小
的合模力都要影响制品精度，因为合模力大要影响模具变形的程度，合模力小制品容易产生飞边，这些最终要影响到制件的尺寸公差。
③启、闭模速度要快，一般在60mm/s左右。
④塑化部件：螺杆、螺杆头、止逆环、料筒等，要设计成塑化能力强，均化程度
好、注射效率高的结构形式；螺杆驱动扭矩要大，并能无级变速。
（六）精密注射成型工艺
精密注射成型的制品一般都较小，在多级注射中，从注射开始到保压切换点多采
用高压，多级速度注射。保压开始宜采用低速度多级压力，注射时间不宜太长，要勤观察总画面计算机发出的语言，特别注意各级射出终点位置的选择要适当。
结论：无论何种精密注塑机，最终都必须能够稳定地控制制品的重复精度。