气体辅助成型综述

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1、注射成型产品及模具设计综述引言：人们很早就开始研究如何彻底消除裂痕而又能节省材料的有效方法。曾经研究过的方法有低压注塑、气体补压注塑、混合注塑、气体发泡成型等，但效果都不很理想。气体辅助注塑工艺是将气体直接注入熔胶中，气体内的压力抵消了塑料在冷却过程中的体积收缩。用这种方式注塑出来的制品，不仅没有裂痕，而且还有许多其他的优越性。气体辅助注射成型技术(简称:气辅成型)是20世纪80年代在结构发泡成型工艺基础上发展起来的一项新兴的塑料注射成型技术，是塑料注射成型工艺技术中的一项革命。气辅成型应用在最近一、二年来有强劲的增长趋势，它具

2、有多种优点，但因为经验不足和气体不易控制，增加了气辅成型产品开发上的困难。简要介绍：气辅注射模塑，又称气体注射模塑是一种创新的注射成型工艺。它是自住复式螺杆注射机问世以来．注射成型工业上最重要的发展之一，它能用于生产无内应力、表面光滑且无凹陷的大型制件．在生产较厚的制件时，气辅注射模塑还可以通过减少所需的夹紧吨位、用材量和循环时间来降低制件成本．气辅注射模塑的工艺过程如图1所示。首先把部分熔融的塑料注射到模具中．我们称此为“欠料注射”。紧接着再注入一定体积或一定压力的惰性气体(通常为氮气)到熔融塑料流中。由于靠近模具表面部分的塑

3、料温度低、表面张力高．而处在制件较厚部分中心的塑料熔融体的温度高、粘度低，致使气体易于在制件较厚的部位(如加强筋)形成空腔．而被气体所取代的熔融塑料被推向模具的末端，形成所要成型的制件。在气辅注射模塑中．由于气体的压力始终使塑料紧贴着模具的表面．制件较厚部分的外表面不能形成“凹陷”．大大提高了制件的质量。此工艺不但简化了模具设计，降低了模具成本．还增加了制件设计的灵活性。在合理的设计下，可使制件的重量比传统注射模塑减少10--50%，且使制件得到较高的强度与重量比。另外。氮气充满制件的气体压力与传统注射模塑所需的压力柑比要小得多

4、．因此所需的模具夹紧力也较小。图1气辅注射模塑工艺的工作原理气辅注射模塑制件的设计特点和设计原则：此注射模塑系统虽是氮气注射工艺．但也同样可以作为其它气辅注射模塑系统的设计参考。下面就气辅注射模塑制件的壁厚、加强筋、凸台、角撑板等分别加以阐述。1壁厚的设计是充分利用气辅注射模塑优越性的主要方面。在传统注射模塑中．一股是制件的尺寸越大．其所需的壁越厚，以使制件得到足够的强度、刚度和适当的充模。但在气辅注射模塑中．制件的壁厚可以较薄p因为气体可以利用内部加强筋等作为压力分布的通道在制件中均匀地分布压力。气辅注射模塑制件的厚度一般为3

5、—6毫米。只要气体能通过它的浇道或流道填充制件，在一些流动距离较短或尺寸较小的制件中，壁厚还可设计得更薄(0.5—2．5毫米)。但为了增加制件的强度、刚度和适当的充模，一般应将流道、内部加强筋和浇道设计得大些。2厚薄壁之间的过渡。在传统注射模塑中，壁厚的设计原则是保持壁厚均匀，而在气辅注射模塑中，这个原则限制较少，如果在过渡处设置气体通道，薄壁厚壁可以同时设计于同一制件中。图2所示是用气体通道作为管状边缘以及厚薄壁相交处安排气体通道过渡的情况。图2气体通道用于管状边缘和薄厚望相交处3加强筋要使气体能在制件中形成空腔和使塑料充满整

6、个模具，合理地布置加强筋是非常重要的，适当的加强筋设计可以增加制件的刚度和强度，但并不增加制件许多重量。在传统注射模塑中，为了减小外表面的凹陷，在相接处，加强筋的厚度一股不大于与此相接壁壁厚的50％，在气辅注射模塑中，加强筋的壁厚可以达到与其相接壁厚的100--125％而不导致表面凹陷。传统注射模塑加强筋几何形状的设计如图3a所示。图3b和3c为气辅注射模塑制件加强筋几何形状的设计。图4为典型的气辅注射模塑制件在加强筋与所接表面处设置气体通道的例子。其中，加强筋的高度(图3c中的H)可以大于相接壁壁厚的3倍；加强筋的宽度(固3c

7、中的W)可以是相连壁厚的2倍；加强筋的过渡圆角半径(图3c中的R)可以是壁厚的1／2；两个加强筋之间的宽度应该不小于相连壁厚的2倍，加强筋两侧面的脱模斜度应该每边为1度。较深的加强筋需要更大些。图3a在持续注射模中的加强筋的设计图3b在气辅注射模塑中加强筋的设计图3c在气辅注射模塑中另—种形式的加强筋的设计图4在加强加底部台空心气体通道的典型气辅注射模塑部件对于气辅注射模塑制件，加强筋的宽度应等于或小于相接壁厚的3倍；加强筋的高度应等于或大于相接壁厚的3倍；在薄壁制件中，制件的几何形状必须能使气体较容易地通过加强筋。也就是说，加

8、强筋附近的壁厚不应太大。4凸台凸台一般用来做为制件的定位或其它机械固定，凸台承受应力和应变，如果其壁厚不足以承受其应力，凸台会碎裂。在传统注射模塑中，一般设计准则是凸台的外径是凸台内径的2倍，而在气辅注射模塑中，外径可以是内径的3倍而不引起表面凹陷和较高的注模内