成型原理在模具中的使用

 　　气体辅助注射成型技术（GAIM），是80年代中后期发展起来的一项新型注射成型技术，成型原理是在塑件内部注入高压气体而产生中空截面，由气体保压代替熔体注射保压，完成注射成型过程。气辅成型具有生产周期短、模腔压力低、锁模力小、产品重量轻、塑件质量高、材料适用性好等优点，现已广泛用于各种塑料产品的生产中。

　　GAIM工艺的关键是要处理好进气时间、射料时间和进气压力这几个要素之间的关系。因此，模拟分析的主要内容有确定熔体和气体的佳注射量、注射压力和填充时间，确定熔体和注入气体的切换时间，分析浇口布置及熔接痕位置是否合理，确定气体压力、进气方式和气道布置以及模拟填充过程等。

　　与传统的注塑成型工艺相比，气辅注塑中熔体流动状态复杂，工艺参数多，对塑件设计、模具设计和成型过程控制都有特殊要求。为此，设计制造气辅模具时广泛应用了计算机模拟技术，并取得良好效果。现以740mm彩电前壳气辅模具设计为例，应用MoldFlow公司的料流模拟软件MPI，对气辅模具模拟分析。

　　2塑件工艺分析740mm彩电前壳塑件。塑件表面质量要求较高，壁厚不均匀，基本壁厚3mm.彩电前壳属于大型薄壁框形件，易出现开裂、收缩或强度不足等缺陷。另外，在生产、运输和工作过程中，塑件受到内、外载荷作用，为避免损坏，塑件要具有一定的强度。如按一般注射模设计，很难满足使用要求，因此选用气辅注射成型。

　　3气辅注塑CAE模拟分析过程3.1优化塑件壁厚优化塑件壁厚主要是确定合理的前壳壁厚和加强筋尺寸。若塑件壁较薄，会出现强度不够、熔体早凝、影响气道的开设等现象；若壁较厚，可能出现填充不足、凹陷等缺陷。经分析，塑件显像管固定座部分的加强筋由1.5mm增加到3.5mm左右，起到加强作用；边框大面积的壁厚则由平均3.5mm减薄至2.5～3mm，塑件质量减少了17％，由于存在中空截面，塑件的整体强度得到提高，同时能够避免薄壁进气。

　　3.2确定进气方式和气道布置GAIM的进气方式分为喷嘴进气和模具进气，进气方式的选用根据塑件的具体情况而定，采用喷嘴进气，熔体与气体通过同道，具有相同的流动方向和压力梯度；采用模具进气，有时会出现气体的流动方向与熔体流动方向相反的情况。该模具采用冷流道和潜伏式浇口进料，喷嘴进气更为适合。

　　模具的基本主气道布置在需加强的塑件前沿四周，上下底面和两侧面上的固定柱和加强筋等根据熔体流动情况加设不同的分气道，气道均衡地布置在整个塑件上，转角处采用较大的半径。气道产生的中空截面能够改善塑件的刚度和强度，增加塑件的承载力，使其整体强度得到提高，满足了大屏幕彩电的使用要求。

　　经模拟分析，气体在塑件中的穿透情况如图2所示。

　　图2气体穿透情况3.3模拟填充过程由于GAIM工艺参数要求比较严格，可利用模具CAE技术模拟塑件的填充过程及熔体在模具中的流动状态，由此可预测塑件哪些部位易出现填充不足、凹陷及熔接痕，以便及时调整注塑工艺参数和模具结构。熔体的填充状态可知，“短射”状态下，模具选用的进气方式、气道布置及注塑工艺参数合理。在整个塑件内，气道沿着熔体流动方向配置均衡，气体的走向遵循熔体的流动方向，并有效地穿透到气道末端，保压作用充分；熔体流动均衡，填充效果良好。

　　熔体填充状态3.4翘曲分析塑件的翘曲是由材料的非均匀收缩引起的，预测塑件的收缩量取决于对这些收缩差别的预测。翘曲分析的目的就是预测在给定加工条件下，塑件脱模后的外观质量、几何尺寸、应力分布及机械性能，以修正塑件、模具设计方案，进一步预测塑件的使用性能。塑件翘曲产生的原因很多，除与塑件自身的形状、材料有关外，还与注射过程的流动、保压、冷却各阶段有关。

　　彩电前壳塑件翘曲分析结翘曲分析3.5冷却系统分析在注射成型生产循环中，冷却占整个生产周期的2／3以上，因此冷却系统的设计直接影响注塑生产效率，而且，塑件的残余应力及变形常常是由于冷却不均匀产生的。冷却分析的目的是模拟模具的热交换效率和冷却系统的工作状况，获得塑件表面温度分布、热流量分布、冷却回路的热交换率及小冷却时间等数据，以确定冷却时间、冷却管路布置及冷却介质的流速、温度等工艺参数，使型腔表面的温度尽可能均匀。

　　冷却介质温度模拟显示了模具冷却通道的布置和冷却介质的温度。
来源：中国模具网

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