高聚物制品的精密化和高性能化已成為全球聚合物成型加工領域所普遍關注的重要問題。精密注射成型技術并不單單與成型設備有關，還涉及到加工材料、加工工藝控制等多種因素。 　　成型設備技術進展 　　近年來，為了滿足IT等產業要求塑料零部件高精度、高功能化、小型化、輕量化、低成本、高附加值的要求，精密注射成型機和模具的研制是重點和難點問題。在精密注射成型機的研制方面，代表當今世界先進水平的生產廠商主要有德國的克勞斯瑪菲、德瑪格、阿博格以及日本的日精、日鋼、東芝機械和住友重機等。 　　德國 　　克勞斯瑪菲最早推出兩板式注射成型機并備受世界同行的關注，德瑪格則與海天長期合作，它們的技術特點和優勢早已為國內同行所熟知。在此僅以阿博格為例簡要介紹其精密注射成型機的特點。阿博格精密注射機合模機構采取箱式設計來提高鎖模精度。由于三板式注射機前板與后板均固定于機架上，當鎖模力施加時，四拉桿的伸長受到機架的約束，從而使拉桿趨向“拱橋形”而影響鎖模精度，箱式設計的結果從限制不良變形的角度提高鎖模精度。注射油缸雙向壓力伺服控制精確定位螺桿位置使注射量控制精度提高一倍。采用變頻器優化控制主泵馬達不僅提高液壓系統控制精度，而且有顯著的節能效果。此外，阿博格精密注射機還采用模塊化設計，注射成型機各運動系統可在全液壓到全電動兩個極端之間根據用戶生產實際需要而采取液壓與電動的隨意組合，鎖模系統和注射系統空間相對位置也可有多種選擇。 　　日本 　　東芝機械在其精密注射機三板式合模系統設計中將前后板與機架的連接由通常的底部固定聯接改進為腰部鉸鏈聯接，使鎖模力施加時的拉桿變形自由伸展而始終保持平行，采取變形疏導的方式保障鎖模精度。日精通過對傳統油壓機的全面優化，使其在與全電動注射機對比中處于劣勢的狀況得到大幅度改變。它采用新的控制系統TACT（提高響應速度、操作穩定性、液晶屏顯示的多語言控制界面），新的注射機構（大螺桿長徑比增強塑化效果，五段溫區優化塑化溫度控制），并對油壓回路進行了優化，開發出新的油壓式主力機型FN系列精密注射成型機。以110噸鎖模力機型為例，優化設計后的精密注射成型機控制響應速度提高30%，質量穩定性提高50%，油溫變動影響減輕50%，節能30%。最近該公司又開出適于極小精密零部件成型，鎖模力為15噸的精密小型電氣式成型機“ELJECT NEX150”。該精密注射成型機主要用于成型液晶聚合物（LCP）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）等。其典型注射成型產品為數碼照相機的快門等數碼產品的關鍵零件。這類微小精密的零部件在注射成型加工中，一次注射量僅為0.1g～5g。日本制鋼所通過采用先進的保壓控制技術，使注射成型制品質量穩定性得到大幅度提高。標準保壓條件下制品重量變動幅度為0.022克，采用新的保壓控制后制品重量變動幅度減小到0.006克。日本制鋼所還研究開發出JELII-UPS超高速精密注塑成型機。 　　國內 　　精密注射成型機也是國內各生產廠商競相摘取的皇冠上的明珠。近年，廣東泓利以生產出國內第一臺光盤注射機而在精密注射成型工程技術領域產生了較大影響。但是，中國精密注射成型工程技術的研究仍然處于攻堅戰役的關鍵階段，學術界也對此抱有強烈的研究興趣。青島化工學院胡海青對影響精密注射成型的主要因素諸如成型收縮、模具設計、注塑設備以及注塑材料等進行了探討，總結了精密注射成型中容易出現的問題及其防止措施；北京化工大學從注射機合模系統鎖模精度和剛度，精密充填與模具優化設計、塑化系統優化設計等方面開展了大量的理論分析和實驗研究工作。 　　加工工藝研究進展 　　為了滿足用戶對利用所購買的注射成型機生產出最優異產品的強烈需求，供應商除了能夠提供技術領先的設備之外，還有責任給用戶提供最佳的成型工藝技術支持。 　　由于高聚物成型過程是各種物理、力學現象共存的復雜過程，存在著溫度、壓力等多物理場耦合作用下高聚物成型加工條件、形態結構演化與制品力學性能之間耦合問題、高聚物復雜流體動力學問題、模具優化設計和制品質量控制理論等諸多急需解決的問題，因此，對精密注射成型過程的研究主要以實驗研究以及借助各種數據分析方法進行計算機分析與模擬等手段為主。 　　實驗研究 　　實驗研究是注射成型工藝過程研究的一種重要方法。國內外許多學者、研究機構、專業公司都進行了大量的研究工作。這些研究涉及到注塑加工過程中的流動行為，如固體床破碎機理、熔融行為、成型條件的影響等。近年來可視化實驗方法成為行業關注的熱點之一。筆者采用可視化方法，研究了“三明治”式復合高分子制品注射成型皮芯材料充填過程；還研究了多模腔注射成型充填不平衡現象的產生機理，提出從注射工藝上改進流動平衡的有效方法；并在王興天教授創建的北京化工大學注射成型可視化實驗裝置的基礎上，吸取國外相關研究的有益經驗，建立了注射成型可視化實驗室，并成功拍攝了注射成型充模過程的一些現象，為注射成型工藝優化的研究創造了有利的條件。近年來，為進行注射成型工藝優化的研究，對高聚物材料注射成型性能進行了一些研究，并研究了高聚物成型加工過程中材料的P-V-T（壓力-比容積-溫度）關系及其測試方法。 　　數值模擬 　　在注射成型工藝過程的數值模擬方面，由于塑料工業迅猛發展的近三十年也正是計算機應用飛速發展的時期，加之以有限元分析為代表的數值分析技術在廣泛的工程領域取得令人振奮的應用效果，從而推動了對注射成型加工過程進行模擬的理論與應用技術的發展。 　　澳大利亞Moldflow公司占據全球注射模擬技術市場份額的75%，始終領導該領域的發展潮流，其“中型面”模型至今仍在使用。“中型面”模擬方法比較適用于薄壁注射制品的成型分析，對于熔接線、氣孔位置、纖維取向等能夠作出比較準確的預測，但是對于結構復雜的制品，很難甚至不可能構造出連續的中面模型。近年又發展了“雙面流”模型。這種方法的主要優點是自接在制品表面生成網格，無需抽取中型面，方便廠建模。這兩種模擬方法的理論基礎部是在二維面上用有限元計算壓力，在厚度方向用有限差分計算溫度，因而常被稱為2.5維分析法。由于2.5維分析法忽略廠厚度方向的許多物理信息，必然導致分析誤差的存在，對于厚壁或復雜制品分析結果就失去意義。采用三維實體模型，則無需太多的假設和簡化，并可以與CAD／CAM模型實現無縫集成，現在已逐漸成為主流分析技術。國內學者從80年代以來紛紛開展起有關的研究工作，比較集中和持續開展研究的主要有：臺灣清華大學張榮語、鄭州大學申長雨和華中科技大學李德群分別領導的研究群體。他們比較系統地外展了注射成型從充模、保壓、到冷卻固化全過程的數值模擬，并且分別研發了注射成型CAE軟件：Moldex、Z—Mold和HSCAE。近年來，各大注射成型CAE軟件開發者們都在競相發展針對氣體輔助注射成型的模擬分析功能，臺灣清華大學的張榮語起步較早，華中科技大學周華民、李德群提出的數學模型獲得了國際同行的認可。 　　總結 　　在注射成型加工工藝方面，雖然從實驗研究和數值分析兩方面已經取得了豐富的成果，但這些成型工藝技術方面的成果都還只不過是一盤散落的珍珠。若能結合具體的設備為用戶提供出一套有效的成型工藝優化技術指南，將會像軟件使計算機發揮出巨大潛能那樣對注射成型加工業產生巨大的影響。