近年來，家用電器、儀器儀表，建筑器材，汽車工業、日用五金等眾多領域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。對塑料制品的高精度、高性能要求與日俱增，促使精密成型技術不斷地進步。注射成型是最重要的塑料成型方法之一，影響精密注射成型的因素也很多。

1.注塑材料

在設計塑料制品的前期，應首先根據其應用環境選定相應性能需要的工程塑料。

2.精密模具

合理地設計精密注塑模具是獲得精密制品的基礎和必要前提。要制造出精密的制品，精密模具是必不可少的。模具的精度一般受模具的溫度控制、模具的精密制造和模具設計時對塑料收縮率選用等影響。

2. 1模具溫度的控制

由于模具溫度對成型收縮率的影響很大，同時也直接影響注塑制品的力學性能，還會引起制品表面發花等各種成型缺陷，因此必須使模具保持在規定的溫度范圍內，而且還要使模具溫度不隨時間變化而變化。在一般精度零件的注射成型中，控制模具溫度主要是為了提高生產率。然而模具溫度控制對精密注射成型的影響極大，它影響制件的收縮、形狀、結晶、內應力等，因此設計模具冷熱回路時要求溫度分布合理，控制精度精確，最好采用模溫機和冷水機控制。模具溫度控制和冷卻時間對制品性能的影響及其影響因素如下：

(1)塑料熔體注入和模具開模的循環時間二者會在模具中產生溫度差的波動，因此應該盡量減小這種波動差峰。

(2)模具內的熱量轉移模具的熱量是通過模具體和模具內的媒體傳遞出去的，模具是不變的，因此對媒體的控制是關鍵，一般其冷卻水出入口溫度差小于1℃，應用平均溫度理論來計算，這樣能夠保證熱量傳遞的穩定性。媒體的流量和熱量轉移是相互聯系的，可以用模具表面溫度傳感器來控制媒體流量，以補償因環境溫度變化引起的模具溫度變化。

(3)模具穩定狀態為使模具所吸收和散發的熱量保持平衡，注塑機注射出的熔體要嚴格保持穩定的溫度。模具周圍的溫度對模具也有很大的影響，一般會影響到模具內媒體對流系數的變化，因此最好在模具表面設置溫度傳感器，隨時觀察模具表面溫度，并使其保持穩定。

(4)熱交換效率的變化模具用久后，在冷卻水管道中會出現銹斑和水垢，這時交界面的熱導率降低，應對水垢及時清除。

2. 2精密模具的設計與制造

模具設計的好壞是保證塑料制件尺寸精度的前提，為了提高精密注塑模的精度，在設計過程中采用計算機輔助分析是必要的，特別是對澆注系統的流動行為和模具溫度調節系統熱量分布的分析等。應盡可能地應用分析模擬軟件并利用接近實際的加載條件來分析模擬熔體在模具中的澆注、冷卻等非穩態的過程。

模具的制造質量是保證塑料制件尺寸精度的關鍵，精密模具主要的制造特點是除了拋光和裝配作業外，均不用手工加工。一般模具機械加工和手工加工的比例約為6∶4～7∶3，而精密模具的機械加工和手工加工比例為9∶1。

模具材料和熱處理是模具精度的保障。在成型加工過程中，模具處于高溫狀態，因而即使對模具零件采用低溫回火，生產時高溫熔體又會對零件進行重復回火而使硬度降低，同時還應考慮殘留奧氏體所引起的體積膨脹。因此一般回火溫度至少應是成型加工時模具溫度的兩倍以上，并適當地進行低溫處理以便消除殘余奧氏體。

對高精度制品，要求模具成型零件的精度、組合件累計精度、模具導向件的對中精度以及分型面的平行度應該達到微米級。模具應有足夠的強度、剛度和耐磨性，在注塑壓力下不易變形、磨損。要達到以上的加工精度可采用立體加工中心、數控機床和應用CAD /CAM /CAE等新技術。

2. 3精密模具設計時物料收縮率的選用

影響塑料收縮率的主要因素包括熱收縮、相變收縮、取向收縮、壓縮收縮與彈性回復等，這些影響因素與精密注塑制品的成型條件或操作條件有關。熱塑性塑料制品成型時收縮率波動較大，給模具設計、確定型腔尺寸和控制制品尺寸精度帶來困難。因此在模具設計時應了解塑料的收縮特性和因制件形狀而造成的各部位收縮率的差異，然后采用必要的補償措施。對高精度塑料件可在設計前先制造簡易模具，以測出成型時各部位的實際收縮率，這樣便可大大提高制件的尺寸精度。

澆口的形式、位置與分布都影響制件尺寸精度。點澆口噴射力大，但補縮效果差，對厚壁制件不適用。澆口位置影響熔體流向和流程遠近，流程愈長收縮愈大。多澆口可以縮短流程，但熔接痕增多。澆口的設計應該根據制件大小和所選用的材料運用分析軟件并借助于實際經驗來最終確定。

3.精密注射成型最佳工藝參數的設定

選取最佳的成型工藝參數能夠減少塑料制品的收縮率。塑料的收縮特性是指塑料的熱收縮、彈性回復、塑性變形、后收縮和老化收縮的綜合反映，通常是因材料吸水或分子鏈重排而引起，具體表現為線性收縮率和體積收縮率的變化，常用收縮特性值表示。熱塑性塑料注塑制品成型時收縮率波動較大，特別是對于結晶性塑料注塑制品更加明顯，由于結晶度不僅取決于化學結構，而且還受到加工過程中冷卻參數(冷卻速率、熔體溫度、模具溫度、制品厚度)的影響，給模具設計確定型腔尺寸和控制制品尺寸精度帶來困難，所以迫切需要了解注塑工藝參數對各種塑料收縮率的影響規律。制件壁厚的差異一般認為是由兩個方面的因素引起的：

一是高壓熔體引起的模具型腔輕微變形;二是當模具開模后材料的彈性膨脹。一般來說，質量精度能夠很好地控制尺寸精度，而在較高的模具溫度里熔體的粘度較低，所以粘度梯度較小，在一定的螺桿背壓下，制件的質量精度就能夠得到精確的控制。

精密塑料件不僅要求有穩定的尺寸公差，而且還要求有嚴格的力學性能。這些特性主要取決于熔體在冷卻階段的熱- 機械作用的歷史過程。模具溫度和冷卻時間對制品質量和生產率都有直接的影響。研究發現，在給定的模具溫度下，制品的尺寸精度并不隨冷卻時間的延長而有明顯的提高，只有在一定的時間段后才有明顯的作用。在一般冷卻過程中這樣的關鍵冷卻時間點有兩個，在第一個冷卻時間點時雖然生產的制品精度也較高，但不是最穩定的狀態，而第二個冷卻時間點冷卻時間比較長，但能使制品的狀態最穩定。

4.精密注塑機

應根據所選擇的塑料材料、成品尺寸精度、制件重量、質量要求以及預想的模具結構來選用適當的注塑機。精密注塑機一般都采用較大的注射功率，這樣除了可以滿足注塑壓力和注射速率方面的要求外，注射功率本身還會對制品精度起一定的改進作用。精密注塑機的控制系統一般都有很高的控制精度，這一點是制品本身所要求的。高的控制精度能保證各種注射工藝參數具有良好的重復精度，以避免制品精度因工藝參數波動而發生變化。因此精密注塑機一般都對注射量、注塑壓力、注射速率、保壓壓力、背壓和螺桿轉速等工藝參數采取多級反饋控制。精密注塑要求其合模系統有足夠的剛度，否則制品精度將會因合模系統的彈性變形而降低。其次合模系統的合模力大小必須能夠精確控制，否則過大或過小的合模力都將對制品精度產生不良影響。所以在設計時，應該綜合考慮模具剛度、系統剛度以及合模力的大小以精確控制制品的精度，尤其是平板薄壁制品。當模具面積較大時，必須對導向柱進行撓度校核。精密注塑機還必須能夠對液壓回路中的工作溫度進行精確控制，以防工作油因溫度變化而引起粘度和流量變化，進一步導致注射工藝參數波動而使制品失去應有的精度。

4. 1成型循環時間的一致性

在精密成型中應盡量采用全自動的模式，這樣會避免因每次模塑的循環時間不相同而影響到模具溫度和物料在料筒中的停留時間，進而影響到制件的精度。

4. 2 注塑機的溫度控制和螺桿的設計

注塑機筒上自動調溫器的循環性開和關導致了料筒內熔料密度和粘度的變化，從而影響制件質量和尺寸精度的周期性波動;注塑機的噴嘴緊靠模具型腔，所以噴嘴的溫度對模塑制件也有重大的影響。

要制得高質量和穩定的塑料件，注塑機的塑化單元是非常重要的。對塑化單元評判的重要標準是：注射量、塑化速率、注射速率、高聚物在塑化單元的停留時間。

由于塑料件質量的誤差對于尺寸精度有很重要的影響，因此應精確控制注塑機的注射量。提高注塑機計量精度的最有效方法就是用技術上能夠實現的最小的螺桿直徑，特別是對于輕型制件更是如此。由于螺桿計量段的相對長度和螺桿的整體長度變小，因此物料在塑化單元中停留的時間也會變短。螺桿螺紋也近似地變寬，可避免物料的停留時間變長，使螺桿穩定地運行。螺槽的寬深比也相應地變小，這對制造許多工程塑料制件的小直徑螺桿尤為有效。熔體的均一性并沒有因為小壓縮比而減小，這是因為由非常淺的螺槽引起非常強烈的剪切速率而導致的。喂料段是設計的難點，它必須要保證各種粒料能夠均勻地喂進去。考慮到需要較短的循環周期，塑化速率也必須足夠大，因此在設計喂料段時必須有效地解決這一對矛盾。另外，若要通過兩階段螺桿注射來達到精確控制注射量誤差，這就需要熔體的計量要通過球形檢測閥由注塑機注射到活塞注塑機中。

標簽：熱處理注射成型