精密注塑尺寸稳定性测试规范

在精密注塑领域，尺寸稳定性是衡量产品质量的关键指标。随着制造业迈向高精度时代，从电子精密元件到航空航天零部件，对注塑

产品尺寸稳定性的要求愈发严苛。例如，5G 通信设备中的注塑部件，尺寸偏差需控制在微米级，才能确保信号传输稳定。制定科学、

精准的尺寸稳定性测试规范，对保障产品性能、提升生产效率意义重大。

一、影响尺寸稳定性的因素剖析

（一）材料特性

不同塑料材料因分子结构、结晶行为存在差异，收缩率表现明显不同。结晶型塑料（如聚甲醛 POM ），分子呈有序排列，冷却结晶时

体积收缩显著，收缩率通常在 1.5% - 3% ；非结晶型塑料（如聚碳酸酯 PC ），分子为无规则堆砌，收缩主要源于分子链松弛，收缩率

多维持在 0.5% - 1.5% 。

另外，材料吸湿特性会改变尺寸状态。像尼龙（PA）这类聚酰胺材料，分子含极性酰胺基团，易与水分子结合，吸湿后会发生溶胀，

在高湿度环境（如相对湿度＞60% ）中，尺寸膨胀量可达 0.2% - 0.5% ，对精密配合部件影响极大，需特别关注存储与使用环境的温

湿度管控。

（二）成型工艺参数

注塑过程里，温度、压力、时间这三大核心参数相互作用，对尺寸稳定性影响深远。

料筒温度是关键变量：温度过高（超出材料推荐加工区间 5 - 10℃ ），塑料熔体粘度降低、流动性过强，冷却阶段分子链自由运动空间

变大，结晶型塑料结晶度提升，非结晶型塑料分子松弛更充分，最终使收缩率增大，尺寸偏差可达 0.1% - 0.3% ；温度过低则熔体流动

性差，填充不充分，产品尺寸易偏小。

注射压力不足时，熔体难以完全填充模具型腔，尤其是复杂薄壁结构，易出现短射、缺料情况，尺寸会比设计值偏小；保压压力与时间

若不匹配，无法持续对型腔补料、补偿冷却收缩，会造成产品收缩凹陷，尺寸不稳定。实践数据显示，保压压力每波动 10MPa ，部分

精密塑件尺寸偏差可增加 0.02mm 以上。

（三）模具设计与制造精度

模具作为塑件成型的 “模子”，其精度直接决定产品初始尺寸。高精度模具（如航空航天领域模具 ），型腔、型芯的加工公差可控制在 

±0.01mm 以内，会采用慢走丝线切割、电火花镜面加工等工艺保障精度。

但模具长期使用时，受注塑压力冲击、温度循环影响，易出现磨损、变形。例如，模具分型面若因长期合模冲击，贴合精度下降 0.03mm ，

成型产品易产生飞边，对于精密齿轮类零件，飞边厚度超 0.03mm 就可能导致装配卡滞，影响设备运行；模具冷却水路设计不合理，冷却

不均会造成塑件收缩差异，局部尺寸偏差放大。

二、测试准备工作

（一）试样选择与制备

依据产品实际应用场景和标准要求，选取具有代表性的试样。对于复杂结构件（如汽车连接器 ），采用一模多腔模具注塑，确保测试覆盖

不同型腔位置的尺寸变化。试样数量需满足统计学分析需求，一般不少于 30 个，通过多试样测试减少偶然误差，让结果更具可靠性。

注塑时严格控制工艺参数，采用自动注塑机精准设定料筒温度、注射压力、保压时间等，记录完整工艺数据，为后续分析提供依据。

（二）测试环境控制

参照 ISO 291 标准，把测试环境稳定控制在温度 23℃±2℃、相对湿度 50%±5% 。环境温湿度波动对塑料尺寸影响显著，以 PC 材料为例，

温度每变化 5℃ ，尺寸偏差可达 0.05% - 0.1% ；湿度变化 10% ，尼龙类材料尺寸波动 0.1% - 0.3% 。

需配置专业恒温恒湿试验箱，实时监测并自动调节环境参数，试验箱的温度均匀度控制在 ±0.5℃ ，湿度均匀度 ±3% ，定期（每月 ）使用

标准温湿度校验仪校准，确保环境条件精准可控。

（三）测量设备校准

选用高精度测量设备，如精度达 0.001mm 的三坐标测量仪（CMM ），用于复杂轮廓、多尺寸联动测量；精度 0.01mm 的千分尺，适用于简

单轴类、壁厚尺寸测量。

每次测试前，采用标准量块（如 0 级精度量块，公差 ±0.0005mm ）对测量设备校准，三坐标测量仪还需进行测头校准、工作台水平校准。

校准周期严格控制，三坐标测量仪每 3 个月全面校准一次，千分尺等常规量具每月校准，确保测量数据准确可靠，符合 ISO 10360 - 2 等测

量标准要求。

三、测试流程规范

（一）初始尺寸测量

试样脱模后，立即转移至测试环境，放置 2 小时让其初步适应环境温湿度，减少热应力、湿应力影响。

使用三坐标测量仪测量关键尺寸（如配合面直径、定位孔中心距、装配卡槽宽度等 ），每个尺寸重复测量 3 次，取平均值作为初始尺寸，测量

数据保留至小数点后四位（如 0.0010mm ）。同时记录测量时间、环境温湿度值，建立初始尺寸数据库，为后续对比分析打基础。

（二）时效处理与尺寸复测

把试样在测试环境中持续放置 48 小时，模拟产品自然存放过程的尺寸变化。48 小时后，再次用相同测量设备、测量方法，对关键尺寸复测，

计算尺寸变化率（用复测尺寸减去初始尺寸，再除以初始尺寸并乘以 100% ），评估短期（48 小时 ）尺寸稳定性。

对于有长期使用需求的产品（如医疗器械外壳，需质保 3 年 ），需延长时效处理周期，分别在 7 天、30 天、90 天进行复测，绘制尺寸变化趋

势曲线，分析长期尺寸稳定性规律，为产品寿命预测提供数据支撑。

（三）环境模拟测试

1. 高温测试

针对应用于高温环境（如汽车发动机周边部件，工作温度可达 120℃ ）的产品，开展高温模拟测试。将试样放入 70℃±2℃烘箱，持续放置 

24 小时，模拟加速老化环境。取出后迅速转移至测试环境，冷却至室温（约 2 小时 ）后测量尺寸，计算高温后尺寸变化率，评估材料耐热尺

寸稳定性。

2. 高湿测试

对于在高湿度环境（如海洋性气候区域的户外电子设备，湿度常＞80% ）使用的产品，进行高湿测试。把试样放进湿度控制箱，设置相对湿

度 90%±5%、温度 40℃±2℃ ，放置 48 小时。取出后 2 小时内完成尺寸测量，分析吸湿导致的尺寸膨胀、变形情况，验证材料抗吸湿性能。

3. 冷热冲击测试

适用于有温度循环要求的产品（如航空航天设备，经历 - 50℃至 80℃循环 ）。采用冷热冲击试验箱，设置低温段 - 40℃±2℃、高温段 

85℃±2℃ ，每个温度段保持 1 小时，循环 10 次。试验后取出试样，在测试环境中恢复 2 小时，测量关键尺寸，评估温度急剧变化下的尺寸

稳定性，检查是否出现开裂、翘曲等缺陷。

（四）力学性能加载测试

对承受力学载荷的注塑件（如机械结构中的支撑件、连接件 ），模拟实际工况施加载荷测试。依据产品设计额定载荷，施加 50% - 80% 的载荷

（如额定拉伸载荷 1000N ，施加 500 - 800N ），持续保持 10 分钟后卸载。

卸载 30 分钟内，用测量设备检测关键尺寸（如受载后变形的轴径、受压力的壁厚 ），对比加载前后尺寸偏差，判断力学载荷对尺寸稳定性的

影响，确保产品实际受力时尺寸仍满足装配、功能需求。

四、数据处理与评估标准

（一）数据统计分析

对同批次试样的尺寸测量数据，用统计学方法处理：

计算标准差：先算出所有数据的平均值，接着算每个数据与平均值差值的平方和，将平方和除以（样本数量 - 1），最后对结果开平方 。它能

反映尺寸离散程度，精密注塑关键尺寸标准差需控制在 0.01mm 以内 。

计算变异系数：用标准差除以平均值，再乘以 100% 。它用于评估尺寸一致性，变异系数需≤0.1% ，保障产品尺寸均匀性。

（二）过程能力评估

收集至少 25 组连续生产批次的测试数据，评估过程能力。通过对比规格上下限与实际生产的尺寸波动，判断生产过程是否稳定可控。

精密注塑产品要求生产过程稳定，尺寸波动在极小范围；若尺寸波动超出合理区间，需立即停机，从工艺参数（如调整料温、保压 ）、材料

质量（换批次验证 ）、模具状态（检查磨损、冷却 ）等方面排查问题，直到过程能力达标。

（三）合格判定标准

短期尺寸稳定性：48 小时时效处理后，尺寸变化率≤0.1% ，确保产品短期内尺寸基本稳定，满足快速交付、装配需求。

长期尺寸稳定性：30 天时效处理后，尺寸变化率≤0.3% ，保障产品在常规使用周期（如 1 - 2 年 ）内尺寸不出现显著偏差。

环境模拟测试：高温、高湿、冷热冲击后，尺寸变化率≤0.5% ，且无开裂、变形、变色等外观缺陷，验证产品适应极端环境的能力。

力学加载测试：加载后尺寸偏差需控制在设计公差范围内（如设计公差 ±0.05mm ，加载后偏差≤±0.03mm ），保证产品受力时尺寸仍满足

功能要求。

五、新时代技术应用拓展

（一）在线监测系统

在注塑机合模装置、射嘴、模具型腔等关键位置，安装激光位移传感器（精度 0.001mm ）、温度传感器（精度 0.1℃ ）、压力传感器（精度

 0.1MPa ），实时采集生产过程中模具开合尺寸波动、熔体温度压力变化等数据。

借助工业互联网平台，把采集数据和预设工艺模型（基于历史合格数据建立 ）对比，利用大数据分析算法，当尺寸偏差超过预警阈值（如设

计公差的 50% ）时自动报警，通知操作人员调整工艺参数（如修正保压压力、补偿料筒温度 ），实现生产过程实时质量管控，降低不良品率。

（二）数字化追溯体系

给每个试样赋予唯一标识（二维码 / RFID 标签 ），依靠 MES（制造执行系统 ），记录原材料批次、注塑工艺参数（料温、压力、时间 ）、测试

数据（初始尺寸、时效变化 ）等全生命周期信息。

当出现尺寸不稳定问题时，扫码可快速追溯生产链各环节数据，精准找到根源（如某批次材料收缩异常、某时段工艺参数漂移 ），实现质量问

题闭环管理，提升问题解决效率。

（三）AI 预测模型

基于海量历史测试数据（涵盖不同材料、工艺、模具的尺寸稳定性结果 ），训练机器学习模型（如随机森林、神经网络 ）。输入新生产任务的

材料类型、产品结构、工艺参数，模型能预测尺寸变化趋势，提前优化工艺方案（如调整保压曲线、修正模具温度 ），把尺寸波动控制在最小

范围，助力企业实现 “精准生产、少试模、高效交付” 。

通过严格执行上述测试规范，融合新时代数字化、智能化技术手段，可系统性提升精密注塑产品的尺寸稳定性，为高端制造业（如 5G 通信、

航空航天、医疗器械 ）提供可靠质量保障，推动精密注塑行业向更高精度、更高效质控方向发展，助力中国制造向 “精密制造、品质制造”

 升级。