面向气辅注射成型工艺参数优化的软计算研究
应用软计算优化气辅注射成型工艺
第 ５ 卷 第 ２ ９ 期 ２０ ０ ８年 ２月
化
工
学
报
（ ｉ ） Ｃｈｎａ
Ｖｏ１ ９ Ｎ Ｏ ２ ．５ ． Ｆｅ ｕａ ｙ ２ ０８ ｂｒ ｒ ０
弓
ｎｄ ｇｉ ｅ ｉ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｃｈ ｍｉａ Ｉ ｄ ｓｒ ａ Ｅｎ ｎｅ ｒｎｇ ｏ ｒａ ｆ ｅ ｃｌ ｎ ｕ ｔｙ
ｐｒ ｅｓ ｏｃ ｓ Ｏｐｔ ｍ ｌ ｔ Ｏｎ ｌ ｚａ ｌ
—
三一
低成 本ｌ 。气 体 穿 透 长 度 和 熔 体 残余 壁 厚 是衡 量 ＿ 】 ］ ＧＡＩ 工艺 的重 要指 标 。文 献 Ｅ ］ 研 究表 明 ，气 Ｍ ２
口
气 体 辅 助 注 射 成 型 （ ａ－ｓｉ ｅ ｎｅｔ ｎ ｇ ｓａｓｓ ｄ ｉｊｃｉ ｔ ｏ
中 图分 类 号 ：ＴＱ ３ ０ ６ ２． ６ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ —１ ５ （ ０ ８ ２ ５ ８ ０ ４ ８ １ ７ ２ ０ ）０ —０ ０ — ６
Ｓ ｆ ｃ ｍｐ ｔ ｇａ ｐ ｉｄ ｔ ａ。ｓｉ ｅ ｊｃｉｎ ｏ ｔ ｏ ｕｉ ｐ ｌ ｏｇ ｓａｓｓ ｄ ｉ ｔ ｎ ｅ ｔ ｎｅ ｏ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｃｏ ａ ｅ ｗｉ ｔ ｅ ｒ ｄｔｏ ａ ｎ ｅ ｔ ｎ ｓｒ ｃ ： ｍｐ ｒ ｄ ｔ ｈ ｔａ ｉｉｎ ｌ ｊｃ ｉ ｍｏ ｄｎ ｈ ｉ ｏ ｌｉｇ， ｇ ｓａ ｓｓｅ ｉｊｃｉｎ ａ — ｓｉｔ ｄ ｎ ｅｔｏ ｍｏｄｎ ｉ ｌ ｉｇ ｓ ｍｏ ｅ ｒ
ｃ ｏｍｐ ｉａ ｅ ｎｄ ｉ ｏ ｖ ｓ ｌｃ ｔ ｄ ａ ｎｖ ｌ ｅ ｍｏ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ Ｐｒ ｃ ｓ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｂ ｃ ｍｅ ｍｏ ｅ ｄｉｆｃ ｔ Ａｒｉｉｉｌ ｒ ｒ ｃ ｓ ａ ａ ｔ ｒ ． ｏ ｅ ｓ ｏ ｔｍｉａ ｉｎ ｅ ｏ ｓ ｒ ｆｉｕｌ． ｔｆｃａ ｎｅ ａ ｎｅ ｗｏ ｋ （ＡＮＮ ） ａ ｄ ｕｒ ｌ ｔ ｒ ｎ ｇｅ ｔｃ ｌ ｒｔ ｎｅ ｉ ａｇｏ ｉｈｍ （ＧＡ ） ｗｅ ｅ ｎｔ ｇｒ ｔ ｄ ｏ ｒ ｉ ｅ ａ ｅ ｔ ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｅ ｒ ｃ ｓ ｆ ｒ ｔｍｉｅ ｈ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ
气辅注射成型技术研究的最新进展
分 段 压 力 控 制 及无 级 变 压 技术 应 用 于该 技 术 ；
外 部 气 辅 注 射 工 艺 初 次 面 市 振动气辅技术（ 将振 动 引入 气 辅 成 型 过 程 中 ） 冷却 气 体 气 辅 技 术 （ 冷 却 气 体 冷 却 塑 件 ） 多 腔 控 ； 用 ； 制 气 辅 技 术 （ 塑料 驱 除工 艺应 用 其 中 ） 水辅 技 术 正 式 进 入 商 业 应 用 ； 将 ；
间得到 了长足 的发 展 。其发 展历程 见表 １ 。
熔体 ， 再直 接 注 入 压 缩气 体 （ 用 氮 气 ） 气 体 在 塑 常 ； 料 熔 体的包 围下 沿 阻 力最 小 的 方 向 扩散 前 进 ， 塑 对 料 熔 体进行 穿 透和 排 空 ， 为动 力 推 动 塑 料熔 体 充 作 满 模 具型腔 并对 塑 料熔 体进 行保 压 ， 制 品 冷却 凝 待 固后再 开模 顶 出 。它 具有 减 轻零 件重 量 、 快 循 环 加 速度、 降低 夹 紧力要 求 、 改善 表 面质 量 、 降低 内应 力 和变形 量等 优 点 ， 因此气辅 注射 受到业 内越来越 多
１９ ９ ７年 至 今
气辅 技 术应 用 区域 最 早 是 欧 洲 ，０年 代 ， 潜 ９ 其
在 的优 点得 到 北美市 场 的关 注 ， 东南 亚 的 日本 、 国 韩
Ｎ ｂｌＢ ｙ—ｅ 、 ｃ ａｅ Ｓｊｒ等 。该 技 术 进 入 中 国 ｏ ｅ、 ａ ｒ Ｓｈ ｄ 、 ａａ 的时 间并 不 长 ， 无 人 知 晓到 被 业 内普 遍 认 知 和接 从 受 仅用 了 ５到 ６年 的时 间 。 气 辅 技 术 的应 用领 域 随 该 工 艺 的发 展 不 断 拓
关键 词 ：气体 辅 助 ； 注射 成 型 ； 进展
复杂壳体类塑料件气体辅助注射成型工艺参数优化研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ： ｈ ｎ ｈ ｓｃ ｌ ｒ Ｖ ｏ ｔｃ ｂｎ ｔ ｓｕ ｅ ｓａ ｘ ｍｐ ｅ ａ ｄ Ｍ ｏ ｄ ｏ ２ ０ ｓ ｆ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ｓｒ ｃ Ｔ ｅ２１ｉ ｃ ｅ ｏ ｏ Ｔ ｆ ｎ ａ ｉ ｅ ｓ ｄ ａ ｎ ｅ ａ ｌ ｎ ｌ ｆ ｗ ０１ ｏ ｔ ｒ ｉ ｌ ｗａ ｅｉ ｓ ｄ ｆ ｒＣＡＥ ｐ ａ ｆ ｒ ． ｌ ｔｏ ｍ
根 据 所 要 优 化 的 目标 ， 分 别对 其 建 立 分 目标 先
函数 ， 应用加权 因子对各分 目标函数进行加权 组 合
＋ 江西省教育厅青年科学基金项 目（ Ｊ９ １ ＧＪ０ ４ ４）
联 系 人 ： 和 生 ， 士 ， 授 ， 士 生 导 师 ， 要 从 事 聚合 物 成 型 柳 博 教 博 主
３ ０
． ，
第４ 卷， 期 ０ 第７
２１ ０ ２年 ７月
工
程
塑
料
应
用
Ｖｏ ＿０． ｌ ４ ＮＯ． ７ Ｊ ．２０ ２ ｕ１ １
Ｅ ＮＧＩ Ｅ ＮＧ Ｌ ＴＣＳＡ Ｐ Ｉ Ａ Ｉ ＮＥ ＲＩ Ｐ ＡＳ Ｉ Ｐ Ｌ Ｃ ＴＯＮ
ｄ ｉ Ｏ３ ６ ／ｉ ｎ１ ０ －５ ９２ １ ．７ ０ ｏ： ．９ ９ ．ｓ ． １３ ３ ． ２０ ． ９ ｌ ｊｓ ０ ０ ０
中国 分 类 号 ： Ｑ３ ０６ Ｔ ２． ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ １３ ３ （０ ２０ ．０ ６０ １ ０ －５ ９２ １）７０ ３ ．５
Ｐ ｏ ｅｓ ａ ａ ｔｒ ｔ ｚ ｔ ｎｏ ｓａｓ ｔｄＩｊｃｉｎＭｏｄｎ ｆ ｏ ｌｘＳ ｅ ａｔ ｒ ｃ ｓ Ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ Ｏｐｉ ａｉ ｆ ｍｉ ｏ Ｇａ－ｓｉ ｅ ｅｔ ｌｉｇｏ ｍｐｅ ｈ ｌＰ ｒｓ ｓ ｎ ｏ Ｃ ｌ
基于Taguchi的气体辅助注射成型工艺参数优化
气体 辅助 注射成 型 （ 简称 Ｇ Ｉ Ａ Ｍ） 技术 是 在传 统
注 塑成 型基 础 上 发 展 起 来 的一 种 新 技 术 ¨ 。该 技 术
Ｔ ｇ ｃ ｉ 健设 计 方法 的基 本 思 想 是 ，在 不 消 除 和 减 ａｕ ｈ 稳 小 不确 定性 因素 源的前 提下 ，通过 设计使 不确 定性 因 素对产 品质量 的影 响尽 可能 的小 。
（ ｃ ｏｌｏ ｔｒ ｌ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ，Ｊａ ｇｕ Ｕ ｉｅｓｔ，Ｚ ｅｊａ ｇ２ ２ ３，Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｆＭａｅｉ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒｎ ａ ｉｎ ｓ ｎｖ ｒｉ ｙ ｈ ｎｉｎ １０１ ｈｎ ）
Ａ ｓ ａｔ Ｔ ｋｎ ｅｇｓａｓ ｔ ｊｃ ｏ ｏｄｎ ａ ｐｒ ｉ ｉｓａ ｎｌｓ ｘｍ ｌ，ｗｔ ｓｏｔ ｂ ｔ ｃ： ａ ｉｇｔ ａ ｓｉｅ ｉ ｅｔ ｎ ｍ ｌｉｇｆ ｔ ａ ｓｗｔ ｒ ｓａ ａ ｉ ｅａ ｐｅ ｉ ｈ ｒ ｒ ｈ ｓｄ ｎ ｉ ｌ ｔ ｈ ｂ ｙｓ ｈ
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ｄ ｆ ｃｉｎ ｗａ ｏ ｔ ｉ ｄ ｙ ＡＮＯＶＡ ． Ｓ ｎ ｈ ｔｃ ｌｙ ｗｅ ｇ ｔ ｄ ｅ ｅ ｔｏ ｓ ｂ ａｎｅ ｂ ｌ ｙ ｔ ｅｉ ａｌ ｉｈ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｉ ｔｗａ ｓ ｄ ｔ ｅｅ ｔ ｈ பைடு நூலகம்ｔ ｌ ｔ ｏ ｆｐｏｎ ｓ ｕ ｅ ｏ ｓ ｌ ｃ ｔ ｅ ｏ ｉ ｍａ ｐ ｏ ｅ ｓ，ａ ｄ ｔ ｋ ｎ ｕ ｄ ｏ ｈ ｒｃ ｓ ｎ ａ ｉｇ ａ ｇ ｉ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ＧＡＩ ｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ． Ｍ ｒ ｃ ｓ ｅ ｉ ｎ Ｋｅ ｗ ｏ ｄｓ：ＧＡＩ ； Ｒｏ ｕ ｔＤｅ ｉｎ；Ｐｒ ｃ ｓ ｔｍ ｉａ ｉｎ ｙ ｒ Ｍ ｂ ｓ ｓｇ ｏ ｅ ｓ Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｏ
气辅注射工艺参数智能设定技术研究
4.2.5
隐层神经元数目的选择 第
隐层神经元数目的选择是决定神经网络有效性 与准确性的关键因素之一 , 可以根据经验公式 一层有 m 个处理单元， 中间层有 ( 2 m + 1 ) 个处理单
4. 2. 2 传递函数的确定 神经网络的预测中， S 状函数与线性函数最常 用。采用 S 型神经元， 整个网络的输出范围较小， 而 本网络的输出范围要超出（ 0, + 1） , 采用线型神经 元，则整个网络的输出可以是任意值。线性传递函 数表达式如下： 线性函数： 4. 2. 3 训练算法的确定 从图 2、 图 3 可以看出 , 与传统的 BP 算法相比 , LM 算法避免了直接计算 赫 赛 矩 阵 ， 从 而 减 少 了 训 练中的计算量和内存需求量。 4. 2. 4 学习步长与初始权值的确定 学习步长选得足够小，精度高，但太小导致学 习速度慢； 通常学习步长选在 0. 1 以下， 但其必须大 于 0。在该模型训练中初始步长选为 0. 1， 并在实际 y = f ( u ) = ku ( 1)
表1
气道气体 穿透率 0. 3 ～ 1 气指程度 0 ～ 0 . 05
很小的随机值。 ( 2 ) 置每个输出结点所连的权值数的一半为 + 1，另一半为 - 1，若连至输出结点的权值数是奇数， 便使该输出结点的偏置为 0。
缺陷指标的变化范围
体积收缩差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 . 01 ～ 0 . 07 气泡程度 0 . 35 ～ 0 . 75 熔接线程度 0 . 33 ～ 0 . 57
图1
制品 CAE 分析处理模型
模具工业 2006 年第 32 卷第 8 期 试所需的样本。样本数据中 5 个缺陷指标作为网络 的输入、 这一特点首 5 个工艺参数作为网络的输出。 先确定 BP 神经网络结构为 5- x -5，网络具有三层结 构：输入层分别对应气体在气道中的穿透程度、气 体的气指程度、制品体缩收缩程度、熔接线多少程 度、 气泡的多少程度， 隐含层包含 x 个神经元， 输出 层为 5 个工艺参数。 P 矩阵列从左至右分别代表气体气道穿透率、 气指程度、 体积收缩差、 气泡程度、 熔接线程度。 气压 T 矩阵列从左至右分别代表熔体预注量、 初值、 气体延时时间、 熔体温度、 壁厚。
基于正交试验的气体辅助注射成型工艺参数优化
浇 口的设计不合理而造成的。 气道 的设计是 Ｇ Ｉ 技术 中最关键 的设计 因 ＡＭ 素之一 。气道的设计是提供一条可以使熔体流到压 力最低 的地方的一条通道 ， 因此不仅影响最终制品 的质量 ， 而且也影响制品的加工成型过程。 针对 ２ 英寸彩 电前 壳设 计 了三点式浇 口， １ 流 道 系统 的结 构如 图 ３ 。采 用热 流道 系统 ， 中 示 其 主流道 为圆锥形 ， 上端 直径为 ８ｎＴ 下 端直径 为 ｑｌ ｌ， １ｒ ； ２ ｎ 分流道为圆形 ， ｍ 直径为 １ ｎ ｎ； ２ ｌ 采用潜伏 ｒ 式浇 口， 前段直径为 ４ ｒＴ 后端直径为 １ ｉ。 ｎ ｌ ｌ， ２ ｍ ｌ ｌ 为 了加速充模速度以及平衡流动 ， 彩电前壳模
６
２ ２
２
２
１
４ １
２
３ ２
１
２５ ９ ．６ ３ Ｏｌ ． １
３１ ３ ．６
— ．９ ８１５ － ．７ ９５ ４
－１ ． ０ ００ ２
０．９ ９３ ０９ ３ ．９
０８ ４ ．７
图 ３ 彩电前壳浇注系统
７
８
３ ４
１ ５
４
４
３
４
２ ４
ｌ ３
ｌ
２
３０ ９ ．１
３５ ８ ．８
－ ．９ ９５ ７
一ｌ ．９ １ ７ ０
０９ ３ ．７
１
图 ４ 彩电前壳气道结构
１ ６
工程塑料应用
２１年， ３ 卷， １期 ０１ 第 ９ 第 １
４ 结果分 析 与验证
工程塑料应用
聚合物气辅共注成型工艺的实验研究
突出矛盾 ， 者对 气 辅 共 注 成 型工 艺进 行 了系 统 笔
的实 验研 究 。
１ 实验材料 、 备及 实验 方法 设
分 别采 用 中 国石 油 吉林 石 化 公 司 产 Ａ Ｓ 牌 号 Ｂ（ 为 ０ １ Ａ） 中 国石 油抚 顺石 化公 司产 线性 低密 度 聚 ２５ 、 乙烯 （ Ｌ Ｐ 牌号 ２ １ ） 中 国石 化 上海 石 油 化工 Ｌ Ｄ Ｅ， ９ 及 １
共 注 成 型 的 影 响机 理 。
关键词 气辅 共注成型 过 程参数
影响机理 实验研 究
气 辅共 注成 型是将 共 注成 型工 艺和 气辅成 型工 艺相结 合 的一种新 型成 型技 术 。其工 艺是 先 由共注 成型机 在模具 型 腔 内填 充 部 分 芯 壳 层熔 体 ， 由气 再 辅 装置 注入 高压 氮 气使 熔 体 充 满 整个 型腔 并 保 压 ， 最终制 成 中空 的壳芯层 多 层复合 结构 制 品 。气 辅共 注成型 是近几 年 才发 展 起 来 的 聚合 物 成 型 技 术 ， 几 乎整合 了气辅 成 型 和共 注 成 型 的所有 特 性 ， 既具 有 实 现制 品轻量 化 、 小注 塑 压 力 、 短 冷 却 时 间 、 减 缩 节
芯层熔体内吹入气体 ， 最终形成壳层熔体包裹芯层
熔体 、 芯层熔体又被气体掏空的中空夹层的气辅共
注成型 制 品 。图 ２和图 ３分别为 气辅 共注 成型工 艺
为止 国内外有关 气辅 共注 成 型的研 究报 道却 极为 罕
见 。基 于气辅共 注 成型技 术 的先进 性 与研 究 缺乏 这
一
示 意 图及其成 型 制 品。
气辅 共 注 成 型是 一 种先 进 的聚 合物 成 型 工 艺 ， 是 一种 融合共 注成 型 和 气辅 成 型优 点 ， 生 产 高 性 能 能、 低成本 制 品的环 境友 好成 型技 术 ， 有希 望成 为 最
注塑成型中的气体辅助技术应用
注塑成型中的气体辅助技术应用注塑成型中的气体辅助技术应用注塑成型是一种常用的塑料加工方法，通过将熔化的塑料注入模具中，经过冷却固化后得到所需的塑料制品。
然而，在注塑成型过程中，常常会出现一些问题，如缺陷、翘曲等。
为了解决这些问题，气体辅助技术在注塑成型中得到了广泛的应用。
气体辅助技术是指在注塑成型过程中，通过向模具中注入气体，利用气体的性质对塑料进行辅助成型的一种方法。
在注塑成型过程中，通过在模具中注入气体，可以改善产品表面质量，减少翘曲和缩水等缺陷，提高产品的整体性能。
首先，气体辅助技术可以改善产品的表面质量。
在注塑成型中，由于塑料的热胀冷缩和浇注冷却的不均匀性，常常会出现产品表面的缺陷，如气泡、痕迹等。
通过在模具中注入气体，可以使塑料在充填过程中更加均匀，减少气泡的产生，从而改善产品的表面质量，使其更加光滑。
其次，气体辅助技术可以减少产品的翘曲和缩水。
在注塑成型中，由于塑料的收缩性质，产品往往会出现翘曲和缩水等问题。
通过在模具中注入气体，可以产生一定的气压，使塑料在冷却固化过程中更加均匀，减少翘曲和缩水的可能性，从而提高产品的几何稳定性和尺寸精度。
最后，气体辅助技术可以改善产品的整体性能。
在注塑成型中，由于塑料的结晶性质，产品往往会出现内部应力集中的问题，从而影响产品的强度和韧性。
通过在模具中注入气体，可以使塑料在充填过程中形成空腔结构，减少内部应力的集中，提高产品的整体性能，使其更加坚固耐用。
综上所述，气体辅助技术在注塑成型中的应用可以改善产品的表面质量，减少翘曲和缩水，提高产品的整体性能。
随着技术的不断发展，气体辅助技术在注塑成型中的应用前景更加广阔，将为塑料制品的生产提供更多的可能性。
汽车保险杠气辅注射成型技术研究及工艺优化
体， 再把氮气经ห้องสมุดไป่ตู้段压力控制系统直接注入保 险杠
型腔厚 壁部 位 的 塑化 熔 料 中 ， 注 塑 件 内部 膨 胀 而 使 形成 中空 ， 而完 成充 填过 程 。 从
１ 汽 车保险杠 结 构及 使用 性 能 由于 汽 车保 险 杠 为一 大 平 面 的力 学 结 构 件 ， 需 要 在很 多部 位设 置 加强 筋 ， 此 经 常会 在 保 险杠 表 因 面 出现 凹痕等 缺 陷 ， 重 影 响制 品 的表 面 质 量 。采 严
用 ＰｏＥ软 件对保 险杠进 行 了三维 造 型 （ 图 １ 。 ｒ／ 见 ） 所设 计 的保 险 杠 长 度 约 １ ６ ０ｍｍ， 度 １６ ６ 高 ８
ｍ 保险杠在开模方向的最大距离为 １８ｍ 平均 ｍ， ５ ｍ， 壁 厚约 ３ｍｍ。从 图 １ ｂ可 以看 出 ， 险杠 设 置 了 较 保
术具备了传统注射成型技术 的优点 ， 同时又能较大
程度地避免传统注射成型所产生的制品缺陷。笔者 研究了保险杠的气辅注射成型技术 ， 并运用 Ｃ Ｅ模 Ａ 拟技术对保险杠的气辅注射成型工艺参数进行了优
化。
保 险杠 气辅 注射成 型采用 气 针进 气 （ 腔进 型
气） 方式 ， 先 向模 具 型 腔 中注 入 一 定 量 的 塑 料 熔 首
气体辅助 （ 以下简称 “ 气辅” 注射 成型是利用 ） 高压气体在注塑件 内部产生 中空截面 ， 实现气体保
压， 消除制 品表 面 缩 痕 的一 种 新 型 塑 料 成 型 技 术 。
保险杠是汽车上较大 的外覆盖件之一 ， 作为一个独 立的部件安装在汽车上 ， 它对车辆 的安全防护、 造型 效果和气体动力性等都有较大的影响。 随着气辅注射成型技术的不断提升 ， 气控设备 日 益完善的注气控制系统 的研发 ， 以及气辅注射成 型计算机辅助工 程 （ Ａ 模 拟技术可信度 的 日渐 Ｃ Ｅ） 改进 ， 越来越多 的保险杠生产厂商都选择采用气辅 注射成型技术来开发新型保险杠 。气辅注射成型技
气体辅助注射成型关键技术研究
气体 入 Ｉ压 力为零 ： ｌ
６．顶 出阶段
当制 品冷却 到具有一 定的刚 度和 强度后开模 顶 出。
ｈｔ／ ｗ ｗｐ ｓ ｄｓｙ ｏ 咀 《 胶 业 ０２ 第１ ｔ ／ ｗ ．ａ ｎｕｔ ． ｒ ｐ ｌ ｉ ｒ ｃｎ 塑 工 》２０年 期
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易造成 喷射 ，形 成蛇 皮纹 等，影响 制件 外观 质量和 机 械 强度 。 （）熔 体 的预注射 量 ３ 因为 气体辅助 注射成 型是将高 压气 体注入塑件
注射结束时刻，０ 为气体注射开始时刻， ｎ： ｔ 则 Ｊ
为熔 体注 射结 束，气 体注 射开 始的 延迟 时 间；Ｐ 为 Ｊ 气体 预定 注射 压 力， ｆ为 气体 预定注 射 压 力产生的 ｊ
二、气体辅助注射成型生产 工艺设计研究
１ 、气体辅助注射成型气体压力控制曲线研究 气体辅助注射成型气体压力控制曲线一般如图
１ 所示 。图 １ 为 塑料熔 体注射 压 和，ｔ为熔 体 中， Ｊ
充满、皮层聚合物厚度增加．并容易产生迟滞痕等 不良外观．影响制件质量；熔体注射时问太短，则
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气体辅 助注射成型关键 技术研究
◆ 梁继才 付沛福 孙志斌 李笑 明 李 义 （吉林大学辊锻工艺研究所，长 春， １０ ２ ） ０ ５ ３
摘要
介 绍 ｒ 体辅 助注射 成 型原 理 、 气 成型周
这 一 段与传统 注 射成 型相 同，只是在 传统注 阶
期 和技 术 优势 ，说 明了气体 辅 助注射 成 型生 产工 艺 和制 品设 计特 点 关键 词 气 体辅 助注射 成 型 设计 原 则 气体辅 助注 射成型技 术是塑料 加工 领域 刚刚兴 生 产 工艺 制 品
射成型时塑料熔体 充满整个型腔，而在气体辅助注 射成型时熔体只充满局部型腔， 其余部分要靠气体
气辅共注射成型工艺的实验研究
全 自动螺纹直射式 注塑机 ：Ｔ 一１０ １ Ｉ ６ Ｆ型 ， ｒ 香港 华大机械有限公司； 气辅设备 ： 北京中拓机械有限责 任公司 ； 采取相应 的措施在该注塑机上实现不 同熔 体 的顺序注射 ， 以氮气 瓶为气源 ， 采用气 针进 气方
式。
气过程 ， 它是利用高压气体在共注射成型熔体内部 产生中空截面 ， 完成充填过程 ， 并利用气体保压以消
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匡唐清 ， ： 等 气辅共注射成型工艺的实验研究
２ ３
迟时间对材料分布及气体在熔体 中穿透 的影 响规
律。在芯皮层材料中加入不同颜色的色母粒进行塑 化注射， 并采用逆光照射 以便观测由不同的芯皮层
材料 组合 所成 型制件 中的材料 分 布及气 体 的穿透情
高密度聚 乙烯 （ Ｄ Ｅ ： Ｄ ０Ｏ Ａ， 国石油 Ｈ Ｐ ） Ｈ ６７Ｅ 中 独 山子石化 公 司 ； 聚丙烯（ Ｐ ：ＰＡ０ Ｌ 印度尼西亚 Ｔｉ ｌ Ｐ ）Ｐ Ｃ １ ， ｒｏ ｐ ｙ公
司；
图 １ 实验制件模 型
２ 结 果与讨 论
为考察材料的流变性能 、 注射 量和气体注射延
国家 自然科学基金 资助项 目（０７０６ 、 ２２４ １ ）江西 省跨世纪 学术
带头人培养计划项 目 、 省 自然科学 基金资助项 目 江两
收稿 日期 ：０ ６ ０ ． ８ ２ ０ ．２ ２
聚苯乙烯（ Ｓ ：Ｐ Ｓ２ ， Ｐ ）Ｇ Ｐ５ ５ 辽宁盘锦 乙烯有 限责
任公 司 ； （ 烯 睛／ 二 烯／ 乙 烯 ） 聚 物 （ Ｂ ： 丙 丁 苯 共 Ａ Ｓ）
除制件表面缩痕 ； 相对于气辅注射成型工艺而言 ， 气
辅 共注 射成 型工 艺 的注 塑 阶段 是 多种 材料 顺 次或 同
气体辅助注射成型工艺参数对成型结果的影响
熔体温度等。 因而在 Ｇ Ｉ ＡＭ工艺中对于塑件设计 、 模 具设计和成型过程的控制都有特殊的要求，而且难 度较大。计算机模拟工艺用于气体辅助注射成型过
程中的流动分析，预测熔体以及气体在熔体 内的流 动及穿透情况，进而辅助进行新产品结构和模具设
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模具＿＿ ０６ ｒ， ２０ 年第 ３ 卷第 ９ －ｋ ｌ ２ 期
４ ５
气 体 辅 助 注 射 成 型 工 艺 参 数 对 成 型 结 果 的 影 响
陈立恒 ，梁继才 ，李 义２ ，隋忠祥 １０２ ； ３０２
１０２ ） ３０２
（． １ 吉林大学 材料学院，吉林 长春
１ 引
言
ＧＩ ＡＭ工 艺包括聚合物熔体 注射和气体 注入两
气体辅助注射成型 （ａ ａ ｉｅ ｉ ｔ ｍ ｌ ｇｓ ｓｓ ｄ ｉｅ ｉ ｏ － － ｓ ｔ ａ ｃ￣ ｄ ｉ， ｎ 以下简称 Ｇ Ｉ 是一种新型的塑料加工工艺。 ｇ ＡＭ）
部分。与传统的注射成型工艺相 比，ＡＭ工艺有更 ＧＩ 多的工艺参数需要确定和控制 ， 如熔体／ 气体延迟时
ｐ ｅ ｓ ｒ ， ｍｅｔ ａ ｅａ ｉ ｎ ｌ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｄｔ ｎ ａ ｄｔ ｎ，ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｒ ｓｕ ｅ ｌ ｋ ｄ ｌｙ ｔ ／ ｍｅ ａ ｄ ｍｅｔ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｈ ｏ ｍｉ ｇ ｒ ｓ ．Ｉ ｄ ｉ ｏ ｉ ｈ ｎ ｌ ｎ ｅ ｕ
ｏ ｉｇｅ ａ ａ ｔｒ ｏ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗａ ａｓ ｅ ｗｅ ｆ ｓ ｌ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｎ ｔ ｕ ｔ ｏ ｒ ｃ ｓ ｓ ｌｏ ｒ ｎｅ ｄ． ｎ ｈ ｅ
Ｋｅ ｏｄ ：ａｔｍｏｉ ：Ｍｏｄ ｏ ｙ ｗ ｒｓ ｕｏ ｂｅ ｌ ｌ ｌｗ；ａ － ｓ ｔｄｉ ｅｔ ｎ ｍｏ ｉ ；ｓ ｕａ ｏ ：ａａ ｚ ｆ ｒ ｓｓ ｉａ ｉ ｎ ｃｏ ｌｎ ｅ ｊｉ ｄ ｇ ｉ ｌ ｉｎ ｎ ｌ ｅ ｍ ｔ ｙ
气体辅助注塑成型技术研究
气体辅助注塑成型技术研究【摘要】气体辅助注塑成型技术是一种新型的注塑成型技术，通过在注塑过程中注入气体来实现加工。
本文从气体辅助注塑成型技术的原理、优势、现状、应用领域以及问题和挑战进行探讨。
分析了该技术的未来发展方向和重要性。
研究背景和研究意义为文章引言，为读者提供了解该技术的基础知识。
结论部分总结了气体辅助注塑成型技术的重要性，指出了其在工业生产中的潜在价值。
该研究对于促进气体辅助注塑成型技术的进一步发展和应用具有一定的指导意义，有助于推动工业技术的创新和进步。
【关键词】关键词：气体辅助注塑成型技术、研究背景、研究意义、技术原理、优势分析、发展现状、应用领域、问题和挑战、未来发展方向、重要性。
1. 引言1.1 气体辅助注塑成型技术研究概述气体辅助注塑成型技术是一种新型的注塑成型工艺，通过在注塑成型过程中利用气体的压力来辅助填充模具，从而实现更高效、更精准的成型效果。
该技术在近年来得到了广泛关注和研究，被认为是注塑成型领域的一项重要技术创新。
气体辅助注塑成型技术的原理是利用高压气体（通常为氮气或空气）将熔融塑料推动到模具中，以实现模具内部复杂空腔的充填。
相比传统的注塑成型工艺，气体辅助注塑成型技术具有填充性能更好、成型时间更短、减少成型缺陷等优势。
本文将对气体辅助注塑成型技术的原理进行探究，分析其优势和发展现状，探讨其在不同应用领域的具体应用情况，同时也会深入研究该技术目前存在的问题和挑战。
希望通过本文的介绍和分析，能够更全面地了解气体辅助注塑成型技术的研究现状和未来发展方向。
1.2 研究背景在过去的几年中，随着材料科学、机械工程等领域的不断发展，气体辅助注塑成型技术也得到了一定程度的提升和改进。
仍然存在一些技术难题需要解决，如气体的精确控制、注塑成型的稳定性等。
对于气体辅助注塑成型技术的深入研究，将有助于推动其在实际生产中的应用，并进一步完善相关技术和理论。
本文将针对气体辅助注塑成型技术的研究背景进行详细阐述，探讨其在注塑加工领域中的重要性和发展前景，为相关研究人员提供一定的参考和借鉴。
气体辅助注塑成型技术研究
气体辅助注塑成型技术研究气体辅助注塑成型技术通过在熔体注塑过程中引入高压气体，获得高表面质量、高尺寸精度的塑料制件，从而克服了常规注射成型工艺难以一次成型壁厚差异大、结构复杂的注塑件的局限性，目前已经在国内外家电、汽车等众多行业获得推广应用。
本文介绍了气体辅助注射成型技术原理、特点、优势、适用范围及发展前景，分析了气辅成型制品的典型气道截面形状以及常见的工艺缺陷问题，并以保险杠、把手等汽车零部件为例阐述了气体辅助注塑成型工艺在汽车行业应用的技术优势。
标签：气辅注塑成型;汽车注塑件;设计原则;工艺1 气体辅助注塑成型技术概述1.1 气体辅助注塑成型的技术原理与技术特点气体辅助注塑成型技术是20世纪90年代初兴起于欧洲的一种创新性的塑料成型技术。
该技术的主要成型原理为：在塑料熔体填充成型模具的过程中，利用可控制的高压气体（通常为氮气）注入到塑料熔体内部，从而推动塑料熔体充填全部模具型腔，并通过高压气体在熔体内部形成的中空气道对塑料熔体施加保压压力，从而可以实现一次性生产壁厚差异大、结构复杂的注塑制件。
由于气体注入的位置及压力可以灵活设置，大大提高了汽车、家电、日用品等众多行业注塑制件的设计自由度，被称为注塑成型行业继螺杆注塑机以来的又一项革命性技术[1]。
气体辅助注塑成型技术的优势：（1）节省材料10%～50%;（2）锁模力降低30%～70%;（3）提高生产效率20%～40%;（4）消除制品的缩痕、翘曲等缺陷。
1.2 气体辅助注塑成型技术的应用范围由于高压气体注入注塑制件内部后形成中空气道，因此气辅注塑成型技术对于杆类或棒状制件具有显著的节省原材料效果，例如冰箱/电器把手件、座椅扶手等厚壁实心类注塑制件。
采用气体辅助注塑成型技术，不仅可以节省原材料高达20%-40%，而且由于高压气体由内向外的保压作用，还可以取得优异的表面质量。
此外，气体辅助注塑成型技术还可以有效地提升大型平板类制件的成型尺寸精度，抑制或消除平板类制件常见的翘曲变形缺陷，例如車门板、冰箱托盘、汽车内外饰件等平板类制件采用气体辅助注塑成型工艺，可以通过合理设计和利用制件的加强筋结构，在加强筋根部开设气体通道，从而有效减小或消除平板件因截面壁厚差异产生的内应力，达到降低或消除翘曲变形的目的。
气体辅助注射成型技术及其研究进展2
气辅注射成型技术基本原理
气体辅助注射成型技术的主要设备
气辅的主要设备 包括注射机、气体压力控制 单元、高压气源和模具等设备 。
气辅注射成型的工艺分类 副腔成型法
熔体回流成型法
活动型芯成型法
副腔成型法
副腔成型法如图 1.3 所示。在型腔外面用阀门连接一个副腔。首先关闭阀门， 然后熔体注满型腔。经过一定的延迟时间后打开阀门，随即向熔体中注入高 压气体进行穿透和保压。在高压气体的作用下，多余的熔体就会通过阀门进 入副腔，当气体穿透到一定程度时关闭阀门，并继续施加气体压力，对型腔 内的熔体进行保压补缩，最后气体排出并顶出制品。
? 为避免以上情况的发 生，可以采取延长模 具冷却时间或使用次 级冷却装置的措施， 但会增加成本。冷却 气体辅助成型技术便 是针对以上的问题而 出现的一种新的气辅 成型方法。在冷却气 体辅助成型工艺中， 气体通常被冷却至20℃～80℃。
冷却气体形成的过程是：常温气体通过一个腔 室，在其中被液氮冷却。
气 体 辅 助 注 射 成 16 毛梦宇 型 17 欧阳建军
气辅注射成型的起源
? 气体辅助注射成型 是在常规注射成型基础上发 展而来的一种新颖的聚合物加工方法。 气体辅 助注射成型 最早可以追溯到 1971 年，美国人 Wilson 尝试在 常规注射成型 过程中加气以制 造厚的中空鞋跟。虽然以失败告终，但却为一 个具有划时代意义的新技术诞生迈出了第一步。 后来在 1983 年，一个英国人在采用结构发泡 成型方法来制造机房的装饰材料时衍生出 “Cinpres ” 的控制内部压力的成型技术，即 气体辅助注射成型 的雏形。直到 1986 年，在 德国国际 塑料机械展览会上，该项技术才作为 一种新的聚合物成型工艺而被人们加以接受， 并冠之以“塑料加工业的未来技术”。
典型汽车注塑件的气辅注射成型工艺优化研究的开题报告
典型汽车注塑件的气辅注射成型工艺优化研究的开题报告1. 研究背景和意义汽车行业是一个巨大的市场，汽车零部件生产已成为工业界的重要分支之一。
汽车注塑件作为汽车零部件之一，在汽车行业中有着广泛的应用。
然而，汽车注塑件的生产工艺存在着诸多问题，如产品质量不稳定、能耗高、生产周期长等，影响了注塑件的质量和生产效率。
因此，研究汽车注塑件的气辅注射成型工艺优化，对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。
2. 研究内容和目标本文将通过对典型汽车注塑件的气辅注射成型工艺的优化研究，探讨如何提高汽车注塑件的制造质量和产能。
具体而言，包括以下几个方面：(1) 分析现有气辅注射成型工艺的优缺点，找出问题所在；(2) 探讨影响注塑件品质的关键因素，如温度、压力等；(3) 建立数值模拟模型，对气辅注射成型过程进行仿真和分析，以实现优化设计；(4) 通过实验验证，进一步验证数值模拟结果的有效性和可行性。
本研究的目标是为汽车注塑件的气辅注射成型工艺提供科学的优化方案，从而提高产品质量和生产效率。
3. 研究方法和步骤本研究将采用以下方法和步骤：(1) 文献综述：通过对相关文献的阅读，了解气辅注射成型工艺的基本原理和现状，找出问题所在；(2) 分析关键因素：根据文献综述和实际情况，确定影响注塑件品质的关键因素，如温度、压力等；(3) 数值模拟：基于ANSYS等软件，建立数值模拟模型，模拟和分析气辅注射成型过程，以实现优化设计；(4) 实验验证：通过实验验证数值模拟结果的有效性和可行性；(5) 优化方案：根据实验结果和数值模拟分析，提出优化方案，以提高注塑件的质量和生产效率。
4. 预期成果和意义预期成果：(1) 建立了典型汽车注塑件气辅注射成型工艺的优化模型，提供了科学的优化方案；(2) 实现了汽车注塑件制造质量与生产效率的双重提升。
意义：(1) 推动汽车注塑件生产领域技术的进步与发展；(2) 为汽车工业的可持续发展提供技术支持。
气辅注塑成型工艺的研究与应用的开题报告
气辅注塑成型工艺的研究与应用的开题报告
一、研究背景
气辅注塑成型工艺是近年来发展起来的注塑成型工艺，相对于传统液态注塑成型，气辅注塑不仅能够制造更高质量、更精密的产品，还能显著减少废料和节省原材料。
目前，气辅注塑已广泛应用于医疗器械、电子产品、航空航天等高精度和高要求的领域。
因此，对气辅注塑成型工艺的研究和应用，对提升我国注塑产业的技术水平和竞
争力具有重要意义。
二、研究内容
1. 气辅注塑成型工艺的原理和特点：介绍气辅注塑成型工艺相对于传统液态注塑的优势和特点，以及其原理和工作流程。
2. 气辅注塑成型工艺的参数优化：分析气辅注塑成型中的各项参数，如压力、时间、温度等，通过实验和数据分析确定最优参数组合，以达到最佳的成型效果和性能。
3. 气辅注塑成型工艺的应用案例：选取具有代表性的气辅注塑成型应用案例，并分析其工艺参数、成型效果、产品性能等方面，以证明气辅注塑成型工艺的优势和应
用价值。
三、研究方法
1. 理论研究：通过文献调研和资料收集，深入了解气辅注塑成型工艺的基本原理、工作流程和各项参数的影响因素。
2. 实验研究：通过实验验证气辅注塑成型的各项参数对成型效果的影响，确定最优参数组合，以提高产品质量和性能。
3. 应用案例研究：通过案例调研和实地考察，综合分析气辅注塑成型在不同领域的应用案例，评估其优势和局限性。
四、预期成果和意义
气辅注塑成型工艺的研究和应用，可望提高注塑产品的精度和质量，增加企业竞争力和市场份额。
预计本研究将能够建立气辅注塑成型的参数优化模型，并发掘其应
用领域和潜在市场，形成具有一定实践参考价值的研究成果。
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气体辅 助注 射成型 （ａ— ｓ ｔ ｊｃｏ ｌｉｇ ｇｓａ ｉｅ ｉ ｅｔｎｍｏ ｎ ， ｓｓｄ ｎ ｉ ｄ Ｇ Ｉ ， 一种新 型 的注射成 型工艺 ， ＡＭ）是 它综 合 了结 构发 泡成 型 和注塑成 型的优 点 ¨ ， 通过将 高压 气体 引人 到 制件 的壁厚部 分 ， 生 中空截 面 ， 产 推动熔 体完成充 填过
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解 决方案。文中重点研 究了软计算方法中代理模型 的建立。代理模型经过初 步试验及 改进之后 ， 能较好地反 映原模型 的气体 穿透情况。 由此 ， 在一定程度 上克服 了气辅注射 成型仿真技术 中制品外型 的限制 ， 而拓展 了软计算在 气辅成型 从
工 艺参 数 优 化 中的 应 用性 。 图 １ １表 ３参 １ ２ 关 键 词： 塑料 工业 ； 气辅 注 射 成 型 ； 艺优 化 ； 计 算 ； 理 模 型 工 软 代 文献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ －８５ ２ １ ）４０ １－５ １ ５２ ９ （０ ０ ０ －０ ６ ０ ０ 中图 分 类 号 ： Ｑ ２ ．６ Ｔ ３ ０６
面 向气 辅潼 威 型 参 优 的软计算砑
陈 宛兵 ， 炎 麟 ，吴 迪清 ， 飞 均 卢 傅
（ 浙江工 业大 学 机械制 造及其 自动化教 育部 重点 实验 室，浙 江 杭 州 ３０ １ ） １０４
摘 要： 针对气辅注射成型模流技术在应 用中遇到的耗时、 实验结果仅 限于特定 条件等问题 ． 出了一种软计 算方法的 提