精密注塑的加工要点

一、原料准备

1.1 材料选择

能用于精密注塑的工程塑料，需具备力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好以及耐环境应力开裂等特性。常见材料如聚碳酸酯（PC），其具有良好的机械性能、高透明度和耐热性，尺寸稳定性佳，常用于制造光学镜片、电子电器外壳等精密部件；聚甲醛（POM），具有高刚性、低摩擦系数和出色的耐疲劳性，在精密齿轮、精密机械零件等领域应用广泛 。选择材料时，需依据制品的具体使用要求、性能指标等综合确定。

1.2 干燥处理

多数塑料颗粒易吸湿，水分的存在会在注塑过程中引发诸多问题，如制品表面出现银丝、气泡，力学性能下降等。以尼龙（PA）材料为例，其吸湿率较高，注塑前必须进行充分干燥。一般采用热风循环干燥机，将干燥温度设定在 80 - 120℃，干燥时间根据材料特性和颗粒含水量确定，通常为 2 - 4 小时，确保水分含量控制在 0.1% 以下，以保证注塑过程顺利进行及制品质量。

二、模具设计与制造

2.1 模具精度设计

精密注塑模具要切实符合制品尺寸、精度及形状要求。模具型腔尺寸需根据塑料制品尺寸加上所估算的收缩率精确计算。收缩率不仅与模具的浇口形式、浇口位置与分布有关，还和工程塑料的结晶取向性（各向异性）、塑料制品的形状、尺寸、到浇口的距离及位置密切相关，同时受模具冷却分布系统影响。例如，对于形状复杂、尺寸精度要求高的精密注塑件，模具型腔的制造公差需控制在 ±0.005mm 以内，表面粗糙度达到 Ra0.1 - 0.05μm，以确保注塑件的高精度。

2.2 浇口设计

浇口形式和位置对注塑件质量影响显著。常见浇口形式有针点浇口、侧浇口、潜伏浇口等。针点浇口适用于外观要求高、尺寸精度高的精密注塑件，它能实现自动切断浇口，浇口痕迹小，但流动阻力较大，需较高注射压力；侧浇口加工方便，适用于多种塑料制品，在设计时需注意浇口位置和尺寸，避免产生熔接痕、喷射纹等缺陷；潜伏浇口隐藏在模具内部，不影响制品外观，常用于小型精密注塑件。浇口位置应使塑料熔体在模腔内均匀填充，避免出现流动不平衡、困气等问题，例如对于圆形塑料制品，浇口可设置在圆心位置，以保证熔体均匀向四周流动。

2.3 冷却系统设计

模具温度对成型收缩率影响很大，必须使模具保持在规定温度范围内，且温度不随时间变化而变化，多型腔模具各型腔间温差也不得变化。冷却系统设计要确保冷却均匀，防止因冷却不均导致制品变形。一般采用循环水冷却，冷却水道应围绕型腔均匀分布，保证冷却水流速和流量稳定。对于大型精密注塑模具，可采用分区冷却方式，针对不同部位的热量分布，调整冷却水流速和温度，如在制品壁厚较厚、热量集中的区域，增加冷却水道数量或提高水流速度，以提高冷却效率，减小收缩变形。

2.4 模具制造工艺

模具制造过程中，需采用高精度加工设备和先进工艺。电火花加工可用于制造复杂形状的模具型腔，精度可达 ±0.01mm；线切割加工能精确切割出微小的模具零件，加工精度可达 ±0.005mm；磨床加工用于保证模具表面的平整度和光洁度，平面度误差可控制在 ±0.002mm 以内。此外，模具制造完成后，需进行严格的检测和调试，确保模具精度、尺寸符合设计要求，通过试模对模具进行优化和改进，以满足精密注塑生产需求。

三、注塑工艺参数设定

3.1 注射速度

注射速度影响塑料熔体在模腔内的流动状态。对于简单模具和薄壁制品，可采用快速注射，能在短时间内填充模腔，提高生产效率，防止熔体在模腔内冷却过快导致填充不足，但速度过快可能产生喷射纹、困气等缺陷；对于大型复杂模具，一般采用分段注射，如一段采用慢速填充到产品浇口，速度压力分别在 30%、40bar 以下，以平稳填充浇口，避免熔体冲击过大；二段注射到前模凸起区域，采用中速中压，使熔体均匀填充复杂部位；三段快速填充到产品的百分之九十五，保证模腔快速充满；四段慢速缓冲，进入保压状态，防止熔体过度填充导致制品飞边、变形等问题。注射速度的选择需根据产品尺寸、模具结构和塑料材料特性综合确定。

3.2 保压时间与压力

保压的目的是在制品冷却收缩过程中补充塑料熔体，防止制品因收缩产生缩痕、空洞等缺陷，保证制品尺寸精度。保压压力一般低于注射压力，通常为注射压力的 60% - 80%，具体数值需根据制品尺寸、壁厚、塑料材料收缩率等因素调整。保压时间也至关重要，时间过短，制品收缩得不到充分补偿，尺寸精度难以保证；时间过长，会增加制品内应力，延长生产周期。例如对于壁厚 2mm 的塑料制品，保压时间一般在 10 - 20 秒，通过试模和实际生产经验进行优化调整。

3.3 注射压力

精密注塑常采用高压或超高压注射，以提高塑件的密实度，减小收缩变形，保证制件精度。注射压力大小取决于塑料材料的流动性、制品形状和尺寸、模具流道系统等因素。对于流动性差的塑料材料，如增强型工程塑料，需要更高的注射压力来保证熔体顺利填充模腔；对于结构复杂、薄壁、流长比大的制品，也需较大注射压力。注射压力一般在 100 - 200MPa 之间，在实际生产中，通过调整注射压力，观察制品成型情况，如是否有短射、飞边等缺陷，逐步优化确定最佳注射压力值。

3.4 射胶温度

射胶温度即塑料熔体温度，对塑料的流动性和制品质量影响很大。温度过高，塑料易分解、变色，制品力学性能下降，还可能产生气泡、银丝等缺陷；温度过低，塑料流动性差，难以填充模腔，导致制品缺料、表面粗糙度增加。不同塑料材料有其适宜的射胶温度范围，如聚丙烯（PP）的射胶温度一般在 180 - 230℃，聚碳酸酯（PC）的射胶温度在 270 - 320℃。在生产过程中，需根据塑料材料特性、制品形状和尺寸等，通过注塑机的温度控制系统精确设定和调节射胶温度，保证注塑过程顺利进行和制品质量稳定。

3.5 模具温度

模具温度对制品的成型质量有重要影响，它影响塑料熔体的充模流动、冷却速度和结晶程度等。精密注塑要求模腔表面温度变化控制在 ±1℃之内。对于结晶性塑料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等，较高的模具温度有助于塑料结晶均匀，提高制品的尺寸稳定性和力学性能，但温度过高会延长冷却时间，降低生产效率；对于非结晶性塑料，如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，模具温度主要影响熔体的充模和冷却速度，合适的模具温度可使制品表面光滑，减少内应力。通过模具的加热或冷却系统，如电加热棒、循环水冷却等方式，精确控制模具温度在适宜范围内。

四、注塑设备选择

4.1 注射系统精度

精密注塑机的注射系统精度至关重要，它直接影响注塑量的控制精度和制品的尺寸精度。螺杆的直径、长径比、计量精度等参数需根据制品大小、塑料材料特性选择。例如，对于小型精密注塑件，宜选用螺杆直径较小、长径比较大的注塑机，以提高塑料的塑化质量和计量精度，保证每次注射量的准确性，计量精度一般要求控制在 ±0.5% 以内。同时，注射系统的压力控制精度也需满足精密注塑要求，压力波动范围应控制在较小范围内，如 ±1MPa，以确保在注射过程中压力稳定，保证制品质量一致性。

4.2 锁模系统刚性

锁模系统要具备足够的刚性，以防止在注塑过程中因模具变形导致制品飞边、尺寸偏差等问题。锁模力需根据模具大小、制品投影面积和注射压力等因素计算确定，一般精密注塑的锁模力计算公式为：锁模力（kN）= 制品投影面积（cm²）× 注射压力（MPa）× 安全系数（1.2 - 1.5）。对于大型精密模具，锁模系统的刚性尤为重要，采用高强度的模板、拉杆等部件，提高锁模系统的整体刚性，减少模具变形量，保证制品精度。

4.3 控制系统稳定性

注塑机的控制系统应具备高稳定性和精确的控制能力，能对注射速度、压力、温度、保压时间等工艺参数进行精确控制和实时监测。先进的控制系统采用数字化控制技术，具有良好的人机交互界面，操作人员可方便地设定和调整工艺参数，系统能根据设定值自动调节注塑过程，保证生产过程的稳定性和一致性。同时，控制系统还应具备故障诊断和报警功能，及时发现和解决生产过程中的问题，确保生产顺利进行。

五、后处理工艺

5.1 退火处理

注塑制品在成型过程中会产生内应力，内应力的存在可能导致制品在后续使用过程中出现变形、开裂等问题。退火处理是消除内应力的有效方法，将制品放入烘箱中，在一定温度下保持一段时间，然后缓慢冷却。退火温度一般低于塑料的热变形温度 10 - 20℃，保温时间根据制品厚度和材料特性确定，通常为 0.5 - 2 小时。例如，对于厚度 3mm 的聚碳酸酯制品，退火温度可设定在 120℃，保温 1 小时，通过退火处理，可有效消除内应力，提高制品尺寸稳定性和力学性能。

5.2 调湿处理

部分吸湿性塑料，如尼龙（PA）制品，在成型后需进行调湿处理。调湿处理能使制品吸收一定水分，达到平衡含水量，稳定制品尺寸，同时提高制品的韧性。将制品放入热水或湿度较大的环境中，处理时间和湿度根据材料和制品要求确定。如尼龙 6 制品，可在 90 - 100℃的热水中浸泡 2 - 4 小时，使制品达到吸湿平衡，改善制品性能。

5.3 表面处理

为提高精密注塑件的表面质量和外观效果，常进行表面处理。常见表面处理方法有抛光、电镀、喷漆等。抛光可去除制品表面的微小瑕疵、划痕，提高表面光洁度，分为机械抛光、化学抛光和电解抛光等，根据制品材料和表面要求选择合适的抛光方法；电镀能在制品表面形成金属镀层，提高制品的装饰性、耐腐蚀性和导电性等，如镀铬、镀镍等；喷漆可赋予制品各种颜色和特殊的表面效果，增强制品的美观性和防护性能，在喷漆前需对制品表面进行预处理，确保漆层附着力良好。