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注塑制品以其质量轻、比强度高、耐腐蚀以及加工成本低和便于批量化生产等特点,在各工业领域得到广泛应用。但与金属零件相比,注塑制品的尺寸精度相对较低、成型收缩难以准确控制以及整体力学性能较弱等,是影响精密注塑制品在高技术领域广泛应用的主要障碍。本文在全面分析了精密注塑成型理论及其模具技术研究现状的基础上,提出在精密注塑成型过程中借助超声外场能量作用,来影响充模流动中的熔体流变行为和聚合物分子的凝聚态结构,进而实现对精密注塑制品尺寸精度和成型质量的有效控制。基于对超声振动理论及精密注塑成型过程特点的深入分析,选择带有两个长方形通孔的平板型塑件为对象,自行设计制作了具有超声振动功能的精密注塑模具,并在精密注塑机上采用熔体短射和单因素成型实验方法,研究了HDPE、PP、POM、PS四种聚合物材料,在不同注塑工艺条件和未加与施加超声外场作用下,聚合物熔体对模具型腔的填充率及其制品成型收缩率的变化规律。短射实验结果发现,施加超声振动时四种聚合物材料的填充率比未加超声振动时,分别提高了2.75%、4.27%、0.48%、2.49%,表明超声外场作用可减小熔体粘度及充模流动阻力,进而有利于模具型腔的填充。而单因素实验结果显示,施加超声振动时HDPE、PP、POM、PS四种材料成型制品在长度方向的最小收缩率可降为2.34%、1.67%、1.91%、0.11%,相对于同样注塑工艺条件下未加超声振动时的制品收缩率,其下降幅度分别达到33.69%、25.24%、27.68%、61.54%。表明超声外场作用,能够有效降低制品的成型收缩。X射线及红外光谱等观测结果表明,超声外场作用通过改变制品内部的结晶度、取向分布等微观结构,进而使制品的成型收缩率减小。应用万能电子实验机对单因素实验获得的四种材料成型制品进行的强度测试结果显示,POM、PS两种材料制品长度方向的拉伸强度明显提高,与未加超声振动的制品相比,分别提高了5.32%、14.50%；但HDPE、PP两种材料同样方向的拉伸强度几乎没有变化；而HDPE、PP、POM、PS四种材料制品在宽度方向的拉伸强度,比未加超声振动时,分别提高了41.55%、0.02%、18.30%、38.34%。对PS材料制品在长、宽两个方向的弯曲强度测试结果显示,与未加超声振动制品相比,分别提高了18.45%和19.44%。分析认为超声作用改变了制品内部的分子结晶形态、晶粒尺寸及分子取向等微观结构形态及其分布,进而使制品的强度得到提高。