系列 · 塑料成型工艺
注塑成型
熔融、注射、冷却、顶出
在大批量生产中，注塑是做复杂三维制件尺寸最精确、周期最短的工艺。本文讲清注塑机如何工作、成型周期的时间花在哪里、哪些参数必须控制，并逐一排查现场常见缺陷。
ADVANCEDCHEM SOLUTIONS CO., LTD. 市场部 · 2026 年 10 月 21 日 · 阅读约 9 分钟
一分钟看懂原理
注塑机由两大部分组成：注射单元负责塑化粒料并把熔体推入模具；合模单元负责把模具锁紧，抵抗型腔内塑料的压力。
注射单元的核心是往复式螺杆（reciprocating screw）——既能旋转、又能前后移动的螺杆。旋转时，螺杆把粒料从料斗向前输送。粒料一方面被料筒外的加热圈加热，另一方面被螺杆与料筒壁之间的剪切加热，后者是重要的热量来源。熔体积存在螺杆头部前方，把螺杆向后推。积满一个射量后，螺杆停止旋转，像柱塞一样向前推进，把熔体经喷嘴注入模具。螺杆头部的止逆环（check ring）防止熔体回流。
模具温度远低于熔体，塑料在型腔内按型腔形状固化。制件足够硬后，合模单元开模，顶出系统把制件顶出，开始下一个周期。
成型周期的各个阶段
一个注塑周期包括六个阶段，其中部分阶段同时进行。
- 合模锁紧 合模单元推动动模贴合定模，并建立全部锁模力。最后一段行程要放慢，用于模具保护。
- 注射（充填） 螺杆按设定速度向前推进，把型腔基本充满。这一阶段按速度控制，而不是按压力控制。
- 保压 到达 V/P 切换点（速度转压力）后，注塑机改为压力控制，继续补料以抵消冷却收缩，直到浇口冻结（gate freeze）。浇口冻结后，保压不再起作用。
- 冷却 制件在模内冷却，直到足够硬、顶出时不变形。同时螺杆旋转，为下一射塑化（螺杆储料），背压（back pressure）使熔体更密实、混合更均匀。
- 开模 合模单元把动模后退打开。制件通常留在动模一侧，因为顶出系统就在这一侧。
- 顶出 顶针或推板把制件推出，制件落下或由机械手取出，随后合模进入下一个周期。
为什么冷却通常占用最多时间
塑料导热性差，热量必须从壁厚中心传到模具表面。按教科书中的导热方程，冷却时间与壁厚的平方成正比：壁厚增加一倍，冷却时间约增加到四倍。因此在大多数制件中，冷却是周期里最长的阶段，也是可压缩空间最大的阶段。
从源头往下看，可以采取的手段有：把壁厚设计得薄且均匀；冷却水道覆盖模具各个区域；控制冷却水温度和流量；对于半结晶的 PP，用成核剂加快结晶，让制件更早达到可顶出的刚度。效果大小取决于牌号和模具，必须在机台上实测。详见 成型周期长、制件翘曲。
锁模力、浇口与流道
锁模力是合模单元压住两半模具、使其在型腔受压时不被撑开的力。基本思路如下：
所需锁模力 ≈ 制件与流道的投影面积 × 型腔平均压力
投影面积是沿开模方向看过去制件的“影子”面积。型腔压力取决于树脂种类、壁厚和流动长度；壁薄、流程长，所需压力就高。锁模力不足，模具会被微微撑开，产生飞边；选的机台过大，则浪费能耗，小射量也难以控制。
熔体在模具中的路径是主流道（sprue）→ 分流道（runner）→ 浇口（gate）→ 型腔（cavity）。
- 冷流道：流道每个周期都会固化，随制件一起取出，需要剪切并粉碎成回料。模具成本较低。
- 热流道：流道在模内加热，熔体保持熔融，没有流道废料。但模具更贵，需要维护加热系统，换色时清料时间更长。
- 浇口有多种形式，如点浇口、侧浇口、潜伏式（隧道）浇口、扇形浇口。浇口尺寸决定浇口冻结的快慢，也就决定保压能起作用多久；浇口位置决定流动方向、熔接线的位置和分子取向。一般原则是从最厚的部位进浇。
需要控制的参数
| 参数 | 控制什么 | 设置不当会怎样 |
|---|---|---|
| 熔体温度 | 黏度、充填、树脂和添加剂的降解 | 过高：树脂或颜色降解、发黄、烧焦痕或银纹 · 过低：短射、熔接线强度低、颜色分散差 |
| 模具温度 | 表面外观、结晶、收缩、冷却时间 | 过低：表面发哑、流痕、残余应力 · 过高：周期变长 · 动定模温差大：翘曲 |
| 注射速度 | 充填、表面、熔接线强度 | 过慢：短射、熔接线明显 · 过快：喷射纹（jetting）、困气烧焦（柴油效应）、飞边 |
| V/P 切换点 | 从速度控制转为压力控制的时机 | 过早：短射、缩痕 · 过晚：压力尖峰、飞边、粘模 |
| 保压压力与保压时间 | 制件重量、尺寸、缩痕 | 不足：缩痕、内部缩孔、尺寸偏小 · 过大：飞边、残余应力、顶出困难 |
| 冷却时间 | 顶出时的刚度、平整度、尺寸 | 过短：翘曲、顶针印、顶出后尺寸变化 · 过长：白白浪费周期 |
| 背压与螺杆转速 | 熔体均匀性、颜色和添加剂的混合 | 过低：色纹、色点、气泡 · 过高：剪切过大、过热、储料变慢 |
| 干燥 | 吸湿性树脂（如 PA、PC、PET、PBT、ABS）中的水分 | 受潮：银纹；PA、PC、PET、PBT 还会发生水解断链，制件变脆 |
常用树脂的教科书加工温度：
| 树脂 | 熔体温度（约） | 模具温度（约） | 成型前是否需要干燥 |
|---|---|---|---|
| PP | 200–270 °C | 20–70 °C | 通常不需要 |
| HDPE | 200–270 °C | 20–60 °C | 通常不需要 |
| PS（GPPS / HIPS） | 180–250 °C | 20–60 °C | 通常不需要 |
| ABS | 210–260 °C | 40–80 °C | 通常需要 |
| PC | 280–320 °C | 80–110 °C | 必须干燥 |
| PA6 | 230–280 °C | 40–90 °C | 必须干燥 |
典型制件与树脂
注塑适合尺寸要求精确、需要大批量重复生产的三维制件：瓶盖与封盖、薄壁杯盒、周转箱与托盘、带提手的桶、家电零件（如风扇叶片和外壳）、汽车零部件、玩具以及一次性医疗器械。
用量最大的是 PP 和 HDPE，其次是 ABS、PS/HIPS，以及 PC、PA、POM、PBT 等工程塑料。
- MFI 的方向：注塑牌号的熔体流动速率（MFI/MFR）高于吹塑和挤出牌号，因为熔体要在几秒钟内充满型腔。
- 壁薄、流程长的制件，如薄壁杯盒，使用高 MFI 牌号。
- 承受冲击的制件，如周转箱、桶、托盘，常用较低 MFI 或共聚牌号以获得韧性，代价是充填更难。
- MFI 只是起点，还要看制件的流长比（流动长度 / 壁厚）。MFI 详见 树脂基础。
常见缺陷
注塑中的大多数缺陷要靠工艺或模具解决，而不是靠添加剂。下表直接说明哪些情况添加剂有用，哪些无关。
| 缺陷 | 可能原因 | 如何检查 | 添加剂能否帮忙 |
|---|---|---|---|
| 收缩不均、翘曲 | 壁厚不均、动定模温度不同、分子和晶体沿流动方向取向、顶出前冷却不足 | 测量动定模两侧的模面温度；顶出后立即测尺寸，24–48 小时后再测一次；看翘曲是否沿浇口流动方向 | 部分可以。在 PP 中，成核剂可能让收缩变好，也可能变差，取决于制件形状，必须试验。详见 成型周期长、制件翘曲。根本原因通常在壁厚设计和模具冷却。 |
| 熔接线 | 两股料流绕过孔或嵌件后相遇；料流前锋已降温，熔合不充分；汇合处困气 | 做一组逐级短射，看料流在哪里汇合；检查该处排气 | 基本无关。靠熔体温度、模温、注射速度、排气和浇口位置解决。金属色和片状颜料会让熔接线更明显。 |
| 短射 | 射量不足、速度或压力低、熔体温度低、排气堵塞、困气、壁厚相对流程过薄 | 检查螺杆前的余料量（cushion），为零说明射量不足；检查排气和该批树脂的 MFI | 与添加剂无直接关系。但换料、掺回料或高填充会改变流动性，需重新测 MFI。 |
| 缩痕 | 筋或柱根部等厚壁处、保压压力或时间不足、浇口过小过早冻结 | 做浇口冻结试验：在不同保压时间下称制件重量，若重量仍在增加，说明保压时间不够 | 大多无关，应从设计和保压入手。对厚壁件，可选用化学发泡剂，但 ACS 不供应此类产品。 |
| 飞边 | 锁模力不足、分型面磨损或有脏污、保压压力或温度过高、V/P 切换过晚 | 核算锁模力与投影面积；检查分型面；逐级降低保压压力 | 无关，应从模具和工艺解决。 |
| 银纹（splay） | 树脂或母粒受潮、挥发物、热降解或料筒停留时间过长、吸入空气 | 对空注射看是否有气泡；测量粒料水分；干燥后对比；逐级降低背压或温度 | 间接相关。母粒和回收料必须干燥，载体树脂要耐得住注塑温度。详见 消费后回收料（PCR）。 |
| 色纹、色点、颜色不均 | 母粒分散差；载体树脂流动性比基础树脂差或不相容；背压低；计量不稳；预混料分层 | 注一块平板在光下检查；逐级提高背压；称量计量装置的实际下料量；对比载体树脂与基础树脂的 MFI | 能。这一项母粒质量直接起作用：载体树脂要与基础树脂相容、流动性不低于基础树脂，颜料要在造粒阶段就分散好。 |
| 户外制件粉化、变脆、开裂 | 紫外线使聚合物链断裂；UV 稳定剂不足或类型不适合壁厚 | 看裂纹是否从朝阳面开始；与放在室内的制件对比 | 能。必须在配方中加入 UV 稳定体系。详见 紫外老化（UV degradation）。 |
| 吸灰、制件互相吸附、静电 | PP/PE 表面绝缘，顶出和搬运时积累电荷 | 测量表面电阻率，或把制件靠近碎纸屑看是否被吸起 | 能。详见 静电与吸灰。 |
注塑中的添加剂
母粒进入螺杆有两种方式：
- 混料桶预混：简单、投入少，但粒径或密度不同的粒料在输送中可能分层。
- 料斗口计量装置：容积式（volumetric）或失重式（gravimetric）。失重式添加比例更稳定，还能记录实际用量。
大多数注塑螺杆是通用型螺杆，没有强混炼段，熔体在料筒中的停留时间也短。因此注塑用母粒（MB）必须易于分散，载体树脂要与基础树脂相容，背压也要设置足够。
在注塑中作用最大的添加剂：
- 成核剂 / 透明剂：用于 PP，改善成型周期、刚性或透明度 · 成型周期
- UV Masterbatch：用于周转箱、托盘、椅子和户外制件 · 紫外老化
- FR PP（V-0, IFR）：用于需通过 UL94 的电气零件 · 阻燃 PP V-0
- 抗静电剂：用于电子包装和电子零件 · 抗静电
- 爽滑剂：用于瓶盖，降低开盖扭矩 · Slip & Antiblock
- PCR / rPP compound：需要回收料含量时使用 · 消费后回收料（PCR）
大多数功能母粒的添加比例（let-down ratio）只有几个百分点：UV 母粒约 0.5–3%，成核母粒约 0.5–2%；阻燃剂则需要高得多的添加量（行业一般参考范围，请在您自己的设备上通过试验确认）。真正要看的是每件合格品成本，而不是每公斤价格。可以用 使用成本计算器算一算。
FAQ
常见问题
我们的模具需要多少吨锁模力？
所需锁模力可按制件加流道的投影面积乘以型腔平均压力估算。型腔压力取决于树脂种类、壁厚和流动长度，因此没有适用于所有产品的统一数字。请模具设计方计算或参考模流分析结果，并留出余量，不要让注塑机在极限状态下工作。
为什么换了颜色母粒（MB）以后，PP 制件的尺寸或翘曲会变？
部分颜料，尤其是酞菁蓝和酞菁绿，在 PP 中会起成核剂的作用，使 PP 结晶更快，沿流动方向和垂直方向的收缩与其他颜色不同。因此同一副模具，不同颜色的制件翘曲或尺寸可能不同。遇到这种情况，请按颜色分别测量尺寸，并向母粒供应商确认所用颜料的种类。
母粒是先在混料桶里预混好，还是在料斗口用计量装置添加更好？
预混简单、投入少，但粒径或密度不同的粒料在输送过程中可能分层，导致颜色或添加量随射次波动。料斗口的失重式（gravimetric）计量装置能更稳定地控制添加比例，并记录实际用量。当添加剂决定关键性能（例如 UV 或 FR）时，这项投入是值得的。
回料（regrind）最多能掺多少？
没有统一的数字。取决于树脂种类、制件要求，以及材料已经经历过几次热历史。每回用一次都会累积热历史，MFI 通常会升高，原有的抗氧剂或 UV 稳定体系也会被部分消耗。请固定掺用比例，测量 MFI，并在该比例下测试实际制件，确认后再作为常规工艺。
技术提示
本页的添加比例（let-down ratio）及技术数据均为一般参考值，并非性能保证。正式生产前，请在您自己的工艺中通过试验确认。
不确定注塑缺陷来自配方还是工艺？
把制件照片、树脂牌号和所用母粒发给我们，我们帮您分清哪些问题配方能解决，哪些属于设备或模具。不收费。
