在精密注塑領域，尺寸穩(wěn)定性是衡量產(chǎn)品質量的關鍵指標。隨著制造業(yè)邁向高精度時代，從電子精密元件到航空航天零部件，對注塑

產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性的要求愈發(fā)嚴苛。例如，5G 通信設備中的注塑部件，尺寸偏差需控制在微米級，才能確保信號傳輸穩(wěn)定。制定科學、

精準的尺寸穩(wěn)定性測試規(guī)范，對保障產(chǎn)品性能、提升生產(chǎn)效率意義重大。

一、影響尺寸穩(wěn)定性的因素剖析

（一）材料特性

不同塑料材料因分子結構、結晶行為存在差異，收縮率表現(xiàn)明顯不同。結晶型塑料（如聚甲醛 POM ），分子呈有序排列，冷卻結晶時

體積收縮顯著，收縮率通常在 1.5% - 3% ；非結晶型塑料（如聚碳酸酯 PC ），分子為無規(guī)則堆砌，收縮主要源于分子鏈松弛，收縮率

多維持在 0.5% - 1.5% 。

另外，材料吸濕特性會改變尺寸狀態(tài)。像尼龍（PA）這類聚酰胺材料，分子含極性酰胺基團，易與水分子結合，吸濕后會發(fā)生溶脹，

在高濕度環(huán)境（如相對濕度＞60% ）中，尺寸膨脹量可達 0.2% - 0.5% ，對精密配合部件影響極大，需特別關注存儲與使用環(huán)境的溫

濕度管控。

（二）成型工藝參數(shù)

注塑過程里，溫度、壓力、時間這三大核心參數(shù)相互作用，對尺寸穩(wěn)定性影響深遠。

料筒溫度是關鍵變量：溫度過高（超出材料推薦加工區(qū)間 5 - 10℃ ），塑料熔體粘度降低、流動性過強，冷卻階段分子鏈自由運動空間

變大，結晶型塑料結晶度提升，非結晶型塑料分子松弛更充分，最終使收縮率增大，尺寸偏差可達 0.1% - 0.3% ；溫度過低則熔體流動

性差，填充不充分，產(chǎn)品尺寸易偏小。

注射壓力不足時，熔體難以完全填充模具型腔，尤其是復雜薄壁結構，易出現(xiàn)短射、缺料情況，尺寸會比設計值偏??；保壓壓力與時間

若不匹配，無法持續(xù)對型腔補料、補償冷卻收縮，會造成產(chǎn)品收縮凹陷，尺寸不穩(wěn)定。實踐數(shù)據(jù)顯示，保壓壓力每波動 10MPa ，部分

精密塑件尺寸偏差可增加 0.02mm 以上。

（三）模具設計與制造精度

模具作為塑件成型的 “模子”，其精度直接決定產(chǎn)品初始尺寸。高精度模具（如航空航天領域模具 ），型腔、型芯的加工公差可控制在 

±0.01mm 以內(nèi)，會采用慢走絲線切割、電火花鏡面加工等工藝保障精度。

但模具長期使用時，受注塑壓力沖擊、溫度循環(huán)影響，易出現(xiàn)磨損、變形。例如，模具分型面若因長期合模沖擊，貼合精度下降 0.03mm ，

成型產(chǎn)品易產(chǎn)生飛邊，對于精密齒輪類零件，飛邊厚度超 0.03mm 就可能導致裝配卡滯，影響設備運行；模具冷卻水路設計不合理，冷卻

不均會造成塑件收縮差異，局部尺寸偏差放大。

二、測試準備工作

（一）試樣選擇與制備

依據(jù)產(chǎn)品實際應用場景和標準要求，選取具有代表性的試樣。對于復雜結構件（如汽車連接器 ），采用一模多腔模具注塑，確保測試覆蓋

不同型腔位置的尺寸變化。試樣數(shù)量需滿足統(tǒng)計學分析需求，一般不少于 30 個，通過多試樣測試減少偶然誤差，讓結果更具可靠性。

注塑時嚴格控制工藝參數(shù)，采用自動注塑機精準設定料筒溫度、注射壓力、保壓時間等，記錄完整工藝數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供依據(jù)。

（二）測試環(huán)境控制

參照 ISO 291 標準，把測試環(huán)境穩(wěn)定控制在溫度 23℃±2℃、相對濕度 50%±5% 。環(huán)境溫濕度波動對塑料尺寸影響顯著，以 PC 材料為例，

溫度每變化 5℃ ，尺寸偏差可達 0.05% - 0.1% ；濕度變化 10% ，尼龍類材料尺寸波動 0.1% - 0.3% 。

需配置專業(yè)恒溫恒濕試驗箱，實時監(jiān)測并自動調節(jié)環(huán)境參數(shù)，試驗箱的溫度均勻度控制在 ±0.5℃ ，濕度均勻度 ±3% ，定期（每月 ）使用

標準溫濕度校驗儀校準，確保環(huán)境條件精準可控。

（三）測量設備校準

選用高精度測量設備，如精度達 0.001mm 的三坐標測量儀（CMM ），用于復雜輪廓、多尺寸聯(lián)動測量；精度 0.01mm 的千分尺，適用于簡

單軸類、壁厚尺寸測量。

每次測試前，采用標準量塊（如 0 級精度量塊，公差 ±0.0005mm ）對測量設備校準，三坐標測量儀還需進行測頭校準、工作臺水平校準。

校準周期嚴格控制，三坐標測量儀每 3 個月全面校準一次，千分尺等常規(guī)量具每月校準，確保測量數(shù)據(jù)準確可靠，符合 ISO 10360 - 2 等測

量標準要求。

三、測試流程規(guī)范

（一）初始尺寸測量

試樣脫模后，立即轉移至測試環(huán)境，放置 2 小時讓其初步適應環(huán)境溫濕度，減少熱應力、濕應力影響。

使用三坐標測量儀測量關鍵尺寸（如配合面直徑、定位孔中心距、裝配卡槽寬度等 ），每個尺寸重復測量 3 次，取平均值作為初始尺寸，測量

數(shù)據(jù)保留至小數(shù)點后四位（如 0.0010mm ）。同時記錄測量時間、環(huán)境溫濕度值，建立初始尺寸數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)對比分析打基礎。

（二）時效處理與尺寸復測

把試樣在測試環(huán)境中持續(xù)放置 48 小時，模擬產(chǎn)品自然存放過程的尺寸變化。48 小時后，再次用相同測量設備、測量方法，對關鍵尺寸復測，

計算尺寸變化率（用復測尺寸減去初始尺寸，再除以初始尺寸并乘以 100% ），評估短期（48 小時 ）尺寸穩(wěn)定性。

對于有長期使用需求的產(chǎn)品（如醫(yī)療器械外殼，需質保 3 年 ），需延長時效處理周期，分別在 7 天、30 天、90 天進行復測，繪制尺寸變化趨

勢曲線，分析長期尺寸穩(wěn)定性規(guī)律，為產(chǎn)品壽命預測提供數(shù)據(jù)支撐。

（三）環(huán)境模擬測試

1. 高溫測試

針對應用于高溫環(huán)境（如汽車發(fā)動機周邊部件，工作溫度可達 120℃ ）的產(chǎn)品，開展高溫模擬測試。將試樣放入 70℃±2℃烘箱，持續(xù)放置 

24 小時，模擬加速老化環(huán)境。取出后迅速轉移至測試環(huán)境，冷卻至室溫（約 2 小時 ）后測量尺寸，計算高溫后尺寸變化率，評估材料耐熱尺

寸穩(wěn)定性。

2. 高濕測試

對于在高濕度環(huán)境（如海洋性氣候區(qū)域的戶外電子設備，濕度常＞80% ）使用的產(chǎn)品，進行高濕測試。把試樣放進濕度控制箱，設置相對濕

度 90%±5%、溫度 40℃±2℃ ，放置 48 小時。取出后 2 小時內(nèi)完成尺寸測量，分析吸濕導致的尺寸膨脹、變形情況，驗證材料抗吸濕性能。

3. 冷熱沖擊測試

適用于有溫度循環(huán)要求的產(chǎn)品（如航空航天設備，經(jīng)歷 - 50℃至 80℃循環(huán) ）。采用冷熱沖擊試驗箱，設置低溫段 - 40℃±2℃、高溫段 

85℃±2℃ ，每個溫度段保持 1 小時，循環(huán) 10 次。試驗后取出試樣，在測試環(huán)境中恢復 2 小時，測量關鍵尺寸，評估溫度急劇變化下的尺寸

穩(wěn)定性，檢查是否出現(xiàn)開裂、翹曲等缺陷。

（四）力學性能加載測試

對承受力學載荷的注塑件（如機械結構中的支撐件、連接件 ），模擬實際工況施加載荷測試。依據(jù)產(chǎn)品設計額定載荷，施加 50% - 80% 的載荷

（如額定拉伸載荷 1000N ，施加 500 - 800N ），持續(xù)保持 10 分鐘后卸載。

卸載 30 分鐘內(nèi)，用測量設備檢測關鍵尺寸（如受載后變形的軸徑、受壓力的壁厚 ），對比加載前后尺寸偏差，判斷力學載荷對尺寸穩(wěn)定性的

影響，確保產(chǎn)品實際受力時尺寸仍滿足裝配、功能需求。

四、數(shù)據(jù)處理與評估標準

（一）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

對同批次試樣的尺寸測量數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計學方法處理：

計算標準差：先算出所有數(shù)據(jù)的平均值，接著算每個數(shù)據(jù)與平均值差值的平方和，將平方和除以（樣本數(shù)量 - 1），最后對結果開平方 。它能

反映尺寸離散程度，精密注塑關鍵尺寸標準差需控制在 0.01mm 以內(nèi) 。

計算變異系數(shù)：用標準差除以平均值，再乘以 100% 。它用于評估尺寸一致性，變異系數(shù)需≤0.1% ，保障產(chǎn)品尺寸均勻性。

（二）過程能力評估

收集至少 25 組連續(xù)生產(chǎn)批次的測試數(shù)據(jù)，評估過程能力。通過對比規(guī)格上下限與實際生產(chǎn)的尺寸波動，判斷生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定可控。

精密注塑產(chǎn)品要求生產(chǎn)過程穩(wěn)定，尺寸波動在極小范圍；若尺寸波動超出合理區(qū)間，需立即停機，從工藝參數(shù)（如調整料溫、保壓 ）、材料

質量（換批次驗證 ）、模具狀態(tài)（檢查磨損、冷卻 ）等方面排查問題，直到過程能力達標。

（三）合格判定標準

短期尺寸穩(wěn)定性：48 小時時效處理后，尺寸變化率≤0.1% ，確保產(chǎn)品短期內(nèi)尺寸基本穩(wěn)定，滿足快速交付、裝配需求。

長期尺寸穩(wěn)定性：30 天時效處理后，尺寸變化率≤0.3% ，保障產(chǎn)品在常規(guī)使用周期（如 1 - 2 年 ）內(nèi)尺寸不出現(xiàn)顯著偏差。

環(huán)境模擬測試：高溫、高濕、冷熱沖擊后，尺寸變化率≤0.5% ，且無開裂、變形、變色等外觀缺陷，驗證產(chǎn)品適應極端環(huán)境的能力。

力學加載測試：加載后尺寸偏差需控制在設計公差范圍內(nèi)（如設計公差 ±0.05mm ，加載后偏差≤±0.03mm ），保證產(chǎn)品受力時尺寸仍滿足

功能要求。

五、新時代技術應用拓展

（一）在線監(jiān)測系統(tǒng)

在注塑機合模裝置、射嘴、模具型腔等關鍵位置，安裝激光位移傳感器（精度 0.001mm ）、溫度傳感器（精度 0.1℃ ）、壓力傳感器（精度

 0.1MPa ），實時采集生產(chǎn)過程中模具開合尺寸波動、熔體溫度壓力變化等數(shù)據(jù)。

借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，把采集數(shù)據(jù)和預設工藝模型（基于歷史合格數(shù)據(jù)建立 ）對比，利用大數(shù)據(jù)分析算法，當尺寸偏差超過預警閾值（如設

計公差的 50% ）時自動報警，通知操作人員調整工藝參數(shù)（如修正保壓壓力、補償料筒溫度 ），實現(xiàn)生產(chǎn)過程實時質量管控，降低不良品率。

（二）數(shù)字化追溯體系

給每個試樣賦予唯一標識（二維碼 / RFID 標簽 ），依靠 MES（制造執(zhí)行系統(tǒng) ），記錄原材料批次、注塑工藝參數(shù)（料溫、壓力、時間 ）、測試

數(shù)據(jù)（初始尺寸、時效變化 ）等全生命周期信息。

當出現(xiàn)尺寸不穩(wěn)定問題時，掃碼可快速追溯生產(chǎn)鏈各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，精準找到根源（如某批次材料收縮異常、某時段工藝參數(shù)漂移 ），實現(xiàn)質量問

題閉環(huán)管理，提升問題解決效率。

（三）AI 預測模型

基于海量歷史測試數(shù)據(jù)（涵蓋不同材料、工藝、模具的尺寸穩(wěn)定性結果 ），訓練機器學習模型（如隨機森林、神經(jīng)網(wǎng)絡 ）。輸入新生產(chǎn)任務的

材料類型、產(chǎn)品結構、工藝參數(shù)，模型能預測尺寸變化趨勢，提前優(yōu)化工藝方案（如調整保壓曲線、修正模具溫度 ），把尺寸波動控制在最小

范圍，助力企業(yè)實現(xiàn) “精準生產(chǎn)、少試模、高效交付” 。

通過嚴格執(zhí)行上述測試規(guī)范，融合新時代數(shù)字化、智能化技術手段，可系統(tǒng)性提升精密注塑產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性，為高端制造業(yè)（如 5G 通信、

航空航天、醫(yī)療器械 ）提供可靠質量保障，推動精密注塑行業(yè)向更高精度、更高效質控方向發(fā)展，助力中國制造向 “精密制造、品質制造”

 升級。