随着注射成型加工技术的逐步完善和进步，业界对于高分子材料成型加工尤其是精密注射成型技术的重要性已经有了越来越深刻的认识。从目前来看，精密注射技术将来的发展趋势会呈现如下特征：

1．精密注射材料性能的深层次研究和拓展

　　由于精密注射成型要求注射速度快、注射压力高、温度控制精准，所以适合精密注射加工的材料为数不多。因而对于精密注射加工适用材料的研究就显得颇具吸引力，从各个国家的研究现状来看，美国、日本等国家在材料研究上有不少新的进展。

　　美国Donnelly Optics对几种新型用于成型光学零件的树脂材料进行了全面的材料测定，包括新型的环状石蜡共聚物 (COCs)和圆形丙烯酸共聚物(CACs)，经测定发现它们可以使制品的透明性增强，双折射减少，热稳定性增加。该研究看出了这些新树脂在未来注射成型中的潜能。

　　日本 Mitsubishi Eng.一Plastics Corp的 UedaM对PC材料进行了改性，大大地提高了PC材料的性能，因而可以提高制品的精密性。其研究了添加m-tPh(元一三联苯)的PC基体的测试性能，发现并证实了添加m-tPh将产生更好的表面硬度，这种性质对透明的薄的涂层更有利，因为它可以避免产生擦痕。　还提出树脂良好的豁弹性将产生较高的转录性，较低的双折射和较低的倾斜角。

　　日本 Hitachi Ltd的 Yoshii Masabi等人研究了在聚碳酸酯精密注射成型时影响微小波纹形成的因素，并通过进行实验和分析，定量地得出了这些因素与微小波纹的尺寸关系，成功地建立了对精密注射成型过程的指导。

　　美国Massachusetts大学的Liu C.等人通过研究两种带有玻璃或矿物填充物的工程塑料 PEI和LCP的精密注射成型，得出了加工变量对塑料制品精密性的影响规律以及聚合物形态与制品精密度的关系。

2．计算机模拟与仿真技术在精密注射中的运用

    因为许多精密注射制品具有非常规的几何形状，而且在注射循环中有复杂的热-机械历史，所以通常有必要借助于数值模拟方法来适当地模拟注射过程并预测注射制品的最终属性，这在精密注射成型过程中尤其重要。人们最早尝试模拟注射成型的充填过程是在20世纪八十年代，当时考虑了充填过程中的空间不均匀冷却和玻璃化，并采用联合有限元（2D）和有限差分法（3D）。很多模拟程序的着眼点已经是对于充填过程的分析，这在常规注射成型中已经研究得很充分了。

    随着计算机计算能力的日益增强，粘弹性效应也逐渐被包括在注射成型模拟软件中。然而，在真实的可压缩粘弹性连续方程的发展之后，分析中才适当地考虑到保压阶段。这就使得模拟中材料xx的热-机械历史以及对于相应冷却内应力（分子取向）、热应力的预测得以结合。一般来讲，这些模型对于因玻璃化转变而采取的过于简化的处理所造成的残余应力估计过高。在玻璃化过程中只有温度和压力被用作评判标准，而速率效应（压缩和冷却所造成）则被忽略了。为了提高模拟程序的预测能力，并能够在其它特征中预测残余密度分布，我们有必要在分析中加入一个依赖于速率的玻璃化转变模型和真实粘弹性连续方程。

    因为无定型聚合物的热力学状态是和折射指数密切关联的，所以光学技术是评判注射材料状态的一个强有力工具，而且随着与合适的应力-光学连续方程的结合，这些技术能够用来验证注射成型模拟的结果。

对于半结晶型聚合物注射制品尺寸变化的模拟难度更大一些，因为聚合物由于变化较快的温度、压力和偏应力所造成的结晶过程具有非常复杂的特性。虽然半结晶型聚合物具有很多未能解决的基本问题，一些商业模拟程序已经试图运用点对点的半经验方法去预测半结晶型聚合物注射制品的收缩和翘曲。

    精密注射成型的理论和研究方法已经日臻完善，但是无论怎样，精密注射成型都只会是一个近似科学或是说不稳定成型加工过程，所以通过融合计算机技术、传感技术、控制技术、机电一体化技术等多门学科的知识来共同对精密注射成型过程进行模拟和仿真就显得尤为重要。最近几年发展较快的智能控制技术有：

(1) 统计过程控制（SPC）技术

    该方法主要应用于监测注射机的在线加工参数，并向加工者提供大量的在线数据。使用SPC方法，可以充分地考察在线加工数据对注射制品可视质量的影响，从而帮助加工者改进操作提高制品的质量。

(2) 模糊逻辑控制（FLC）方法

    模糊逻辑控制可进行注射成型加工中的实时数据收集和在线质量控制。另外，其计算机智能系统还可以使用语言符合代表决策原则中设定的数据。众多研究表明，模糊逻辑控制在变量的响应性、设定点的追踪性、无噪音和坚固耐用性方面比传统的PID控制有更优越的性能。

(3) 中枢网格控制(NNC)方法

    该方法{zd0}优点是其智能系统可以通过一个训练学会输入和输出数据之间的关系，并根据它所受到的训练，能够对特定的现象产生相关的数据，从而能根据注射加工中的在线数据，预测可能出现的质量结果。另外它还有自动编制文件、分类和报告错误的功能。

(4) 基于逆向加工模型的中枢网络尺寸控制

    它能把尺寸数据作为输入，把成型条件作为输出。以此逆向模型作为结构基础的中枢网络控制系统，一旦制件尺寸发生偏差，随时能够提出改变某些参数的合适建议，从而提高注射成型制品的尺寸精度。

韩国、德国不少高校及研究机构在计算机模拟和仿真方面做出了较为傲人的成果：

韩国岭南大学的DuHwan Chun使用模拟技术对注塑成型过程中产生的缺陷进行了测定和观察，得到的结果生动地显示了聚合物在注入型腔时的流动型式，突出地显示了熔合线和气泡的形成过程，并且对如何改善缺陷、提高注塑精度提出了许多有益的见解。

    韩国科学与技术高级研究所的S. C. Lee等人研究了在注射成型的充模阶段，熔体的压缩对流动场和纤维取向的影响。发明了一个考虑了压缩的 FEM/FDM混合图表来计算流动场，得到的结果和实验数据吻合得很好。该研究对实际注射过程中充模阶段的流动场进行了xx的分析，并且分别对压缩流体和不可压缩流体的纤维取向做出了定性和定量的分析，这对提高制品精密性有很大的帮助。

    加拿大新宾士威克大学的 Healy Anna和Dubay Ricky等人把计算流体动力学(CFD)和主动的过程控制结合起来使控制器的性能{zy}化，并且成功地把该方法应用于注射成形中熔体温度的控制模拟中。

另外，利用CAE/CAD/CAM技术对精密注射成型的流动解析、温度场解析、制品残余应力解析、制品翘曲和收缩变形解析等也在业界掀起了一股风潮。尤其是通过引入CAE技术，可以将精密注射成型模具技术更为合理化、短期化，从而提高到一个新的水平。其中{zj1}有代表性的应用实例就是运用美国Moldflow公司推出的专业CAE软件——Moldflow对模具设计和流动过程进行模拟和分析。类似的软件还有日本东京xx的Plamedia公司推出Moldstudio 3D。

3．电动/液压相结合的复合式注塑机成为当今精密注塑机发展的新动向

　　从上文对于全电动式和全液压式注射机的分析，我们看到了它们各自的优缺点。如果将二者能够有机结合起来，取长补短，必定能提高精密注射机的综合性能。电液复合式注塑机就是一种集液压和电驱动于一体的新型注塑机。目前，电液复合式注塑机主要有以下几种形式：

（1）计量/塑化采用伺服电机驱动，螺杆的往复运动/注射由液压系统完成，锁模采用液压式机构。事实上，将液压机中耗能较多的塑化加工由电驱动，塑化加工需要旋转运动，用电驱动很易实现，其效率高、节能。

（2）计量/塑化及注射均采用伺服电机驱动，锁模采用伺服电机和肘杆式机构，液压系统采用带蓄能器及变量泵的增压装置，可达到高速、较高的精度和节能的效果。

（3）电动/液压复合的锁模机构。采用直压式锁模机构，以极少量的油为媒介，利用伺服电机与螺纹所产生的油压力进行中心锁模，位置对准xx度高、启动停止性能好。其缺点是结构复杂、成本高。

电液复合式注塑机融合了全液压注塑机高性能的优点和全电动注塑机节能的优点。从全液压式高性能和全电动式节能相结合的角度来看，电液复合式注塑机将是精密注塑机发展的一个重要方向。

4．精密注射机规格向超小、超高速、超精密方向发展

    件重为克的小数级的超微小制件的注射成型为那些服务于电子、医疗、电信、汽车等行业的商家提供了巨大的机遇。目前可成型制件的件重达0.0003g，壁厚达0.01mm，尺寸公差可达±0.005mm。使用该技术成型的微小精密零件主要有齿轮、齿轮基座、助听器、接驳器、开关、感应器、透镜、医用导管、垫密片、滚子和光纤元件等等。

    超微小精密注射成型向传统注射成型的观念提出了挑战。一是在超微小注射成型中，浇注和流道系统占注射总量的75%以上，这在传统注射成型中几乎是不可能发生的。另外，还需要更高的注射速度和压力推动熔体通过细小的喷嘴和流道，普通成型使用的注射压力在140MPa左右，而有些超微小注射成型需要高达280MPa左右的注射压力。较高的注射速度通过剪切作用有助于降低熔体的粘度，确保材料在冷却前充满型腔。在成型过程终了，还需要特别的处理、检查和包装设备及洁净的环境。

具有代表性的微注射成型机例如日本制钢所成功地开发出了超高速精密注射成型机J-EL II-UPS，日本东芝机械公司研究开发出了型号为IS40HD的DVD专用超精密注射成型机；美国HUSKY公司生产的S系列小型液压精密成型注射机，锁模力为60-160t；德国Dr.Boy公司生产的小型液压精密成型注射机为BOY系列，锁模力为12-80t；日精（香港）塑料工业有限公司最近开发出小巧型精密注射机NP7 Real Mini；在商业上最为成功的微注射成型机之一（也是市场上最早出现的）当属奥地利Battenfeld公司推出的Battenfeld Microsystem50。微系统整合了伺服电驱动组件，这些组件专门为该系统设计，可以实现高精度、可重复加工控制，并在洁净的环境中密闭加工。

    微注射成型技术已经在过去的十年中不断地得到改进，并且商业应用中的制品尺寸也越来越小，显示出了聚合物加工领域注射行业的大好未来。然而，要想提供在商业上可行的、具有复杂的微观级和纳米级特征的聚合物制品，还得以依赖于技术的进一步发展，从而在整个供应链中制定一套加工路线。微注射成型的材料合成必须保证树脂具有严格控制的形态特征、机械特征和流变学特征并尽量减少杂质对于制品质量的影响。同样，加工硬件也应该能够为多次反复操作提供所需要的加工条件而且不会因为过长的滞留时间而对聚合物造成损伤。自动处理系统也需要为在线监测和接下来的装配阶段准确地拾放亚-毫克质量级别的制品。在微注射成型应用中，型腔的制造仍然是主要挑战之一，但是这是一块非常活跃的研究领域，在这个领域中不断地会演变出具有纳米长度级别的复杂几何形状和光洁表面。将常规的钢切割技术和石墨切割、激光切割技术结合在一起已经被认为是精密型腔制造的一个优化路线。

有趣的是我们已经注意到加工过程的进一步优化并没有物理障碍，实验表明，假设能够达到需要的加工条件，亚微米级别的模具表面特征就可以准确地体现在制品中，而且即使是在这些长度级别下，流体流动的连续介质模型也是有效的。我们可以进一步研究在什么长度级别下，聚合物不再表现为一种连续的熔体以及分子取向和分子间力需要另外考虑。

5．继续优化精密注射成型工艺

　　在这方面近年来典型的例子有：

（1）台湾中原大学的Chen SC，LiawWL等人研究了相关参数的影响，包括在不同的合模压力下注射速度、熔化温度、模具温度、填充一保压转换和保压压力对模板分离的影响，用来作为精密注塑控制的一部分。他们经研究发现:随着合模压力的增加，分模次数减少;随着熔体温度和模具温度的增加，分模次数增加，这将导致零件质量和厚度的增加。类似的，随着注射速度和保压压力的增加，分模次数增加。从填充阶段到保压阶段转换较早可以减少分模次数和零件的质量与厚度。在研究的所有参数中，保压压力对分模次数及零件质量和厚度的影响{zd0}，并且成型零件的壁越薄，影响就越大。

（2）韩国Yeungnam大学的Du Hwan Chun使用模拟技术对注塑成型过程中产生的缺陷进行了测定和观察，得到的结果生动地显示了聚合物在注入型腔时的流动型式，突出地显示了熔合线和气泡的形成过程，并且对如何改善缺陷、提高注塑精度提出了许多有益的见解。

（3）新加坡南洋科技大学的Xuehong Lu等人通过实验研究了在塑料光学透镜的精密注射成型中加工条件对成型透镜质量的影响。所研究的加工参数包括注射速度、保压压力和模具温度等，通过研究，他们成功地建立了轮廓误差和模具的收缩以及成型透镜的残余应力之间的关系。研究表明，除了模具的收缩，应力对透镜表面轮廓的影响也很大。

（4）一般在注塑成型过程中，当模具表面粗糙度降低时，喷出力要减小;然而当表面粗糙度在纳米级时，情况恰好相反，而且随着喷出力的增加，制品的缺陷将增加。日本 Nippon科技学院和 Nihon大学的 Tetsuo Sasaki等人对注射成型中的喷出力进行了实验研究，定量地得出了当模具粗糙度在纳米级的情况下，注射成型中喷出力的变化规律;并且发现在模具型芯上涂上几种 PVD薄膜可以有效地减小喷出力，如 WC/C碳涂层、TiN(HCD)涂层等，对注射成型一些精度较高的产品有很好的指导作用，如透镜和CD等。

（5）广东工业大学材料系的李江平通过分析研究一些主要因素对精密塑件精度的影响，提出了精密注塑模具设计和提高塑件精度的方法，并推导出精密注塑模的型腔尺寸设计计算公式，对精密塑件的生产有很好的指导作用。

6、精密注塑模具的新型结构层出不穷

　　模具是精密注塑中非常重要的一部分，制品的尺寸精度与模具制造精度以及模具设计合理性密切相关，因此人们不断地对精密注塑模具的设计与制造进行研究与改进，以达到成型精密注塑零件的精度要求。

　　首先介绍一种制造光纤套圈的方法及其对模具的改进。光纤套圈由塑料注射成型，主要用在光纤连接器上，通常直径为 2. 5mm。套圈有一轴向的通道，用来接收纤维光缆，通道的尾部是一个直径很小的孔，用来接收突出的光纤。该套圈的纵向截面图如图6-162所示。在实际中，这样的一对套圈在光纤连接器上是对接形式，于是对应的一对光纤可以xx地对接来传输光信号。由于光纤连接器需要很小的公差，原有的技术还不能制造出公差如此小的产品。

　　美国 IL的 Leopold Kiernicki， James W. Mcginley，Philip W. Schofield发明了一种精密注塑光纤套圈的方法。该方法通过对模具进行改进，在成型过程中使用了一种可调节的型芯和接收装置，xx地定位芯棒和模具中的伸出线装置。芯棒在模制套圈中确定了内部的通道，而伸出线在套圈中形成了小直径的纵向孔小孔和内部通道的末端连接，这样模制套圈就xx地定位了内部通道和小孔。该发明已于 2001年获得了包括美国在内的多项专利。

　　新加坡 Natl大学的 Sun YF等人在注射模具的冷却系统中使用了一种 U形铣槽，并且对该凹槽与传统的直冷却流道的冷却效果进行模拟，结果发现 U形铣槽比直冷却流道有更好的冷却效果，从而可以提高制品的精密度。

　　德国的Lindner E.针对 CD光盘各方面要满足高精密度的要求，例如平面、厚度、波形和表面质量等，对注射模具的结构以及工况提出了一定的要求。光盘在一个单型腔的、并且带有一个锥形注入口和环形浇口的模具中注射成型。提出模具型腔的公差单位必须在几个 Jim之内，表面磨光到镜面精加工的程度模具的成型部分为钢 1.2083，洛氏硬度为 50。模具在60℃下工作，周期时间小于4s.

    日本 Production Eng. Res. Lab.的 Higashi Y.等人发明了一种使用激光辅助的高速金属烧结和成型技术。使用该技术制造注射模具可以降低成本，缩短生产周期，而且制造的模具可以用来生产超精密的塑料制品 1万件以上。

　　大连理工大学的于同敏等人研究了 BMC(Bulk Moulding Compound)注射模具的关键技术，研制出了BMC塑封电机定子精密注射模具，成型的电机定子不论外观与内在质量均达到或超过引进国外模具生产的同类产品水平，已xx替代进口。

　　福建厦门联想移动通信科技有限公司研制开发了导光柱精密注射模具，成功地用于成型 G218手机面板上的显示导光柱。

　　随着各行各业对塑料制品的需求不断增加以及对其要求的逐渐提高，精密注塑的光明前景是不言而喻的。然而，当我们盘点精密注塑时，对国内精密注塑行业的现状确不无忧虑，无论是精密注塑机、精密注塑模具还是制品的设计，我国还处在一种xx失守、低端混战的状态。作为一名研究高分子材料成型加工的人员，更希望看到的是国内相关企业的崛起与壮大。当然，企业的发展有其客观的规律，随着我国经济实力的提高，生产力的进步，国内的精密注塑企业也必将开创自己的一片天空。