前言 　　氣體輔助注射成型( Gas2Assisted Injection Molding) 技術(shù)是為了克服傳統(tǒng)注射成型的局限性而發(fā)展起來的一種新型工藝，自90年代以來受到注塑工程界的普遍關(guān)注，采用氣輔技術(shù)，可提高產(chǎn)品精度、表面質(zhì)量、解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題，提高產(chǎn)品強度、降低產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，大大節(jié)省塑料材料，簡化模具設(shè)計，廣泛應(yīng)用于汽車、家電、辦公用品以及日用產(chǎn)品等許多領(lǐng)域。因此被稱為塑料注塑工藝的第二次革命。C -MOLD 軟件是美國ACT 公司推出的高科技產(chǎn)品，它可對氣輔注射成型過程進(jìn)行仿真模擬，幫助我們了解成型過程中熔體充填、氣體輔助充填、氣體保壓等成型過程，避免注射熔體量不足、氣體壓力過大、氣穴、吹穿、表面凹陷等的發(fā)生，確定熔體澆口、氣體入口位置、流道尺寸和氣道尺寸的優(yōu)化以及氣道的合理布置，材料的選擇，工藝條件設(shè)置等的影響，并根據(jù)反復(fù)計算的分析結(jié)果，確定出一套最佳的工藝方案，保證一次試模成功。近年來我們成功地利用該軟件對家電和汽車的氣輔注射成型零件進(jìn)行CAE 分析，取得了良好的效果。本文特介紹富康轎車后車門雜物箱蓋的氣輔成型CAE 分析。 　　1 氣體輔助注射成型工藝過程 　　氣輔成型一般包括熔融樹脂注射、氣體注射、氣體保壓、氣體回收、制件頂出等幾個主要步驟。首先由澆口向模具型腔內(nèi)注入熔融樹脂后，再注入一定壓力的惰性氣體(通常為氮氣) ，借助氣體壓力的作用推動樹脂充實到模具型腔的各個部分，使塑件最后形成中空斷面而保持完整外形。并從樹脂內(nèi)部進(jìn)行保壓，此時氣體壓力就變?yōu)楸簤毫Α怏w的排放發(fā)生在冷卻結(jié)束、開模之前。與傳統(tǒng)注射成型過程相比，多了一個氣體輔助充填階段，且保壓階段是靠氣壓進(jìn)行保壓的。保壓壓力低，可降低制品內(nèi)應(yīng)力，防止制品翹曲變形。由于氣體能有效的傳遞所施加的壓力，可保證制件內(nèi)表面上壓力分布均勻一致，即可補償熔體冷卻時的體積收縮，也避免了制件頂出后的變形。采用氣體輔助注射成型，是通過控制注入型腔內(nèi)的塑料量來控制制品的中空率及氣道的形狀。氣輔注射成型有壓力控制法與體積控制法兩種方法。 　　2 氣輔注射成型技術(shù)的特點 　　2.1 能夠成型壁厚差異較大制品及復(fù)雜的三維中空制品 　　采用氣輔技術(shù)可將制品壁厚處挖空設(shè)計成氣道，從而保證壁厚差異較大制品的成型質(zhì)量，采用氣輔技術(shù)，還可簡化制品的結(jié)構(gòu)。以前制件由于壁厚差異較大而不得不分成幾個零件，成型后再組合在一起，采用氣輔技術(shù)后，可實現(xiàn)一體成型。 　　2.2 注射壓力低 　　氣體從澆口至流動末端形成連續(xù)的氣流通道，無壓力損失，能實現(xiàn)低壓注射成型，因此，制件殘余應(yīng)力較小，制品翹曲變形小，尺寸穩(wěn)定。 　　2.3 可消除縮痕，提高制品表面質(zhì)量 　　在氣體保壓過程中，塑料的收縮可由氣體的二次穿透予以補償，使制件不會凹陷，另外，采用氣輔成型，可將制品較厚部分挖空以減小甚至消除縮痕。 　　另外可提高制品的強度與剛度，還可節(jié)省材料，縮短成型周期。 　3 產(chǎn)品分析 　　制件為富康轎車后車門雜物箱蓋，材料選用APPRYL/ 3120 MFR5 ，平均厚度3mm ，筋厚1mm ，一模兩腔成型，采用氣輔成型后，平均壁厚降為215mm。廠家第一次試模后沒有成功，發(fā)現(xiàn)以下問題：筋注不滿，氣體不能完全穿透分布于所設(shè)計的氣道內(nèi)，廠家要求我們用C - MOLD 軟件對該氣輔成型零件進(jìn)行模擬分析，最終確定出產(chǎn)品和模具設(shè)計方案。 　　4 CAE 分析結(jié)果 　　4.1 原始方案分析 　　首先我們按原始方案進(jìn)行分析，原始方案設(shè)計如下:采用側(cè)澆口，澆口位置、氣體入口位置的設(shè)計如圖1 的A 點和B 點所示，氣道沿邊緣BEF 分布，采用一模兩腔成型。 　　圖1 制件幾何模型及有限元網(wǎng)格 成型條件： 　　最大注射壓力為176MPa 　　鎖模力為330 t 　　熔體溫度為230 ℃ 　　充模時間為4131s 　　氣體注射時間為15s 　　氣體壓力為10MPa 　　在樹脂充滿型腔的88 % ( 218/ 4131 =88 %) 時開始加入氣體。我們用C - MOLD軟件對該方案進(jìn)行模擬分析，從流動前沿分布圖(圖2 所示) 可看出，熔體最后充填位置在筋處，且筋未充滿，從中空率分布預(yù)測圖(圖3 所示) 可看出，氣體不能完全穿透分布于所設(shè)計的氣道內(nèi)。這與實際注射成型出的制品情況完全吻合， 從而也驗證了C -MOLD 軟件的可靠性。 4.2 修改方案1 分析 　　針對以上出現(xiàn)的問題，我們對原始方案進(jìn)行了修改，將澆口位置改在C 處(見圖1)，這樣澆口離熔體最后充滿處距離變短了，因此縮短了流程，氣體入口位置不變，在樹脂充滿型腔的93 %(4/ 4131 = 93 %) 時開始加入氣體，其它工藝條件不變。通過對此方案進(jìn)行氣輔分析，從計算分析結(jié)果來看，流動前沿分布圖(見圖4) 表明熔體已完全充滿型腔。但是中空率分布預(yù)測圖(見圖5) 表明氣體還是不能完全穿透分布于所設(shè)計的氣道內(nèi)。制件成型后，有可能在氣道附近產(chǎn)生凹陷。故應(yīng)尋求更佳設(shè)計。 4.3 修改方案2 　　對修改方案1 進(jìn)行修改，由于筋的厚度較薄(1mm) ，熔體最后充填位置在筋處，故將筋厚從1mm 改為115mm ，以改善塑料的流動性，成型條件同修改方案1 。在對此方案進(jìn)行氣輔分析，根據(jù)分析結(jié)果，從中空率分布預(yù)測圖(見圖6) 、流動前沿分布圖(見圖7)可看出，氣體已完全穿透分布于所設(shè)計的氣道內(nèi)，流動前沿分布也較理想，故此方案為最佳方案。 參考文獻(xiàn) 　　1 許鶴峰等. 氣體輔助注射成型技術(shù)與裝置. 中國塑料，1997 ， 　　2 許丕明等. CAE 在氣體輔助注射成型產(chǎn)品及模具設(shè)計的應(yīng)用- 20 寸電視機前殼. 1997 C -MOLD 使用者聯(lián)誼暨成果發(fā)表會報，1997 (2) 信息來源于：中工機床網(wǎng)