1.概述

      随着微/纳米科学技术的发展，对塑件微小化及设备的微型化需求越来越迫切，同时，对微小型制件的复杂程度及加工精度、材料的多样性、生产效率等方面的要求也越来越高。微注射即成型结构尺寸较小，具有微细机构的精密塑件。整体结构从微小到微米级的尺寸、质量为毫克的塑件，以及局部微细结构的尺寸到微米级尺寸的塑件。

      2.微注塑机的分类

      微注塑机的主要功能通常包括塑化、计量和注射三部分，可以通过各部分的驱动方式分类，也可以通过各部分的机构设计分类。

      按驱动方式分类，可分为液压/气压式驱动、全电式驱动和电液复合式驱动。液压/气压式驱动即塑化单元和注射单元的旋转/往复运动均靠液压/气压系统来驱动，其优点是所能达到的注射压力和注射速度高，可以满足微注射成型工艺的要求；缺点是控制精度较差。全电式驱动即设备所有单元均采用何服电机驱动，其优点是控制精度高，反应速度快，对环境污染小；缺点是伺服电机输出的推力有限，所能达到的注射压力和速度不高。电液复合式驱动即将液压式驱动的高注射压力、注射速度与全电工驱动的精确控制和快速反应相结合，作为系统的驱源。

      按塑化和注射单元的机构设计分类，可分为螺杆式、柱塞式、螺杆柱塞混合式及其他特殊形式。

      1）螺杆式  微注塑机的塑化、计量和注射均由一组螺杆完成，各单元旋转和往复运动均在一条轴线上，构造简单，容易控制。但是由于螺杆前端的止逆环结构，设备对一次注射量的控制精度较差。此类微注塑机的代表型号有德国Dr.BOY公司的BOY12A，日精树脂工业株式会社的HM7-DENKEY，树研工业的JMW-015S-5T及东芝的EC5。

      2）柱塞式 微注塑机包括单一柱塞型和柱塞-柱塞型两种，单一柱塞型将粒状或粉状的塑料向前推送，绕经一鱼雷状分流梭，经由喷嘴注入模腔，分流梭的功能是将塑料分散于管内部表层，使塑料更容易塑化；而柱塞-柱塞型是由两组柱塞分别完成塑化和计量注射功能。该型微注塑机通常塑化量较小，塑化的品质不高，混料性能也较差。其代表机型有西班牙Cronoplast公司的Babyplast6/10，英国MCP公司的Rabbit2/3和美国Medical Murray 公司的Sesame。

      3）螺杆柱塞混合式 微注塑机以螺杆作为塑化单元，完成混料与塑化，以小直径柱塞配合伺服马达与控制器作为微注射单元，完成精密计量与注射，该微注塑机又可按塑化计量机构设计分为二段计量式和三段计量式两种。

      ①二段计量式。塑化螺杆先将塑料塑化并进行粗计量，然后送至注射室中，再由小直径柱塞进行精密计量和注射，此类微注塑机的代表型号有英国MCP公司的12/90HSP，日本Sodick公司的TR18S3A，日精树脂株式会社的Au3E和田瑞公司的EPOCH SHOT7。

      ②三段计量式。塑化螺杆将塑料塑化并进行粗计量后，送入第一段计量室，由第一段计量柱塞计量后，注射送人第二段计量室，再由第二段计量柱塞作精密计量后进行注射。该型微注塑机的代表机型有 Battenfeld 公司的Microsystem50 和德国 Ferromatik Milacron公司与亚琛大学IKV研究所合作改进的FX25。

      4）其他特殊形式 德国Ettlinger公司的注塑机有一个同轴螺杆/柱塞复合式注射单元，可以生产0.1~5.0g的塑料零件，该型机构的突出特点是采用直接注射成型，通过特殊结构设计的针式喷嘴将热流道系统集成到注塑机中，使得微注塑过程能够采用无流道模具，节省了材料，缩短了成型周期。

      3.微注塑机的特殊要求

      与传统注塑技术相比，微注塑技术对生产设备有许多特殊要求，主要有以下几个方面：

      1）高注射速率微注射成型零件质量、体积微小，注射过程要求在短时间内完成，以防止熔料凝固而导致零件欠注，因此成型时要求注射速率高。传统的液压驱动式注塑机的注射速度为200mm/s，电气何服马达驱动式注塑机的注射速度为600mm/s，而微注射成型工艺通常要求聚合物熔体的注射速度达到800mm/s以上，利用聚合物熔体的剪切变稀原理，以高注射速度降低熔体的黏度，使其顺利充填微尺度型腔。

      2）精密注射量计量微注射成型零件的质量仅以毫克计量，因此微注塑机需要具备精密计量注射过程中一次注射的控制单元，其质量控制精度要求达到毫克级，螺杆行程精度要达到微米级。而传统注塑机通常采用直线往复螺杆式注射结构，注射控制量误差相对较大，无法满足微注射成型的微量控制要求，对零件成型品质的影响较大。

      3）快速反应能力微注射成型过程中注射量相当微小，相应注射设备的螺杆/柱塞的移动行程也相当微小，因此要求微注塑机的驱动单元必须具备相当快的反应速度，从而保证设备能在瞬间达到所需注射压力。

      4）顶出装置 若顶出制品达到微米级，传统机械顶出装置不再使用，须重新设计顶出装置，如精密垫片脱模、吸附脱模。

      5）模温控制系统制品精度高，收缩变形小，加热冷却需匀速、迅速，成型周期要短，必须有快速模温控制系统。

      4.微注塑机关联设备

      1）抽真空设备以使物料避免夹气，在注塑中产生烧焦现象。

      2）变模温控制系统使模具快速升温，升温后又能快速冷却。常采用高频感应加热与油路循环冷却相结合的变温控制调节系统。

      3）微型传感器在模腔内设置温度、压力传感器，可实现闭环控制过程。