摘要： 本文简介了气体辅助注射成型技术的现状和在宁波的发展
关键词： 气辅 模具 创新 发展
1. 气体辅助注射成型技术概况
气体辅助注射成型是国外二十世纪八十年代发展起来的一种注射成型新技术，它通过高压气体在注塑制品的内部或表面产生中空截面，利用气体挤压，减少制品残余内应力，消除制品表面缩痕，减少用料，显示出传统注射成型*的优越性。
气体辅助注射的工艺过程主要包括熔体注射、气体注入、气体保压三个阶段。该工艺将结构发泡成型和传统注射成型的优点结合在一起，既可降低模具型腔内熔体的压力，又可避免结构发泡成型产生的粗糙表面，具有所需注射压力小，制品成型后翘曲变形小，表面质量好，成型周期短等优点。可以用于成型壁厚差异较大的制品，并且在不增加制品重量的情况下，可通过气体加强筋增加制品的截面惯性矩，从而增加制品的刚度和强度等特点。
气体辅助注射成型为塑料制品的设计和制造揭示了新的一页，但气体辅助注射成型比传统注射成型多一个气体注射阶段，由气体推动塑料熔体充满模具型腔，因此成型过程更加复杂，设计参数成倍增加，工艺要求有所提高。
从制品和模具的设计角度来说，气辅成型与传统注射成型有许多不同，如允许结构壁厚的不均匀，可增加气体加强筋，需合理选择气嘴的位置，需考虑气道的结构、尺寸、位置和联结方式的优化等等。
从工艺特征看传统注塑成型，受影响的主要工艺因素是熔体塑化、流动和冷却的压力（预塑背压、注射、保压压力）、温度（熔体温度、模具温度）和相应的各种作用时间（储料、充模、保压、冷却时间）。而对于气辅成型，技术成败关键则在于这些工艺参数可能同时出现对塑料熔体和气体二相复杂流动产生的影响，工艺设计的难度大大增加。
主要包括以下几点：
1） 确定熔体和气体的*注射量、注射压力和注射时间；
2） 确定注射熔体和氮气的切换时间；
3） 确定注入氮气的压力控制曲线；
4） 预测熔体在型腔内的流动及气体的穿透情况；
5） 计算所需的锁模力和保压时间。
因此进行正确的结构设计和工艺设计是发展和应用这一技术的关键。但这也在很大程度上限制了这一新技术的推广应用，如日本马自达公司历经4年才开发成功汽车保险杠的气辅工艺分析软件，中国台湾从英国引进6套气辅装备时，同时要求英国公司为前28件制品提供流动分析结果并协助进行模具和工艺开发。这些都足以证明气辅成型工艺开发的复杂性。
我国在这项技术的研究和应用方面处于起步和发展阶段，如中国科学院化学研究所应用计算机模拟与注塑实验相结合的方法对气辅成型过程中，树脂注射量、延迟时间、气体注射压力、注射时间和熔体温度等对制品质量的影响进行了分析。使用动态应力流变仪并根据Cox-Merz规则得到宽剪切速率范围的粘度数据，经Cross模型拟合获得流变特性参数。还系统研究了气辅成型中一维吹穿、二维薄壁穿透、三维制件产品、模具和工艺设计与优化及典型聚合物材料对气辅成型质量的影响。四川大学通过利用ATC公司的C-MOLD软件对桑塔纳轿车保险杠的普通注射成型工艺和气辅成型工艺进行了计算机模拟分析和优化。郑州大学通过对熔体和气体两项流动的深入研究，提出了合理的假设和简化。还有天津大学、吉林大学、浙江工业大学、广东工业大学、武汉理工大学都相继开展了CAE塑料气辅成型模拟系统研究并取得一定的成果。
2. 气体辅助注射成型技术的发展
改革开放20多年以来，我国的塑料原料、塑料制品、塑料模具、塑料机械四大产业，都取得了迅猛的发展，已经形成了一条新兴的产业链，成为国民经济持续发展的朝阳产业。塑料机械与塑料制品在我国正处在发展阶段，我国注塑机的市场年消费水平平均在120亿元，国产注塑机的年产销值约60亿元，其中出口约2亿美元。随着我国科学技术的发展和科技进步的推进，在气辅成型和模具研制方面急需运用CAE/CAD/CAM集成化制造技术，以带动我国塑料产业链的快速发展。
宁波市科学技术局坚持科学发展观，以信息化带动产业化发展，于2004年发布了*批8个重大科技攻关项目面向全国公开招标，“气体辅助注射模具的研制与开发”是其中之一。国家重点*企业-宁波海太塑料机械有限公司作为主标单位，国家重点大学-华中科技大学塑性成型模拟及模具技术国家重点实验室宁波分中心作为参标单位，联合对“气体辅助注射模具的研制与开发”项目竞标，经技术答辩和专家组评审一举中标。于2004年11月18日宁波市科学技术局同“宁波海太塑料机械有限公司”和“华中科技大学塑性成型模拟及模具技术国家重点实验室宁波分中心”正式签定科技攻关合同。
合同要求：
1） 开发出气辅成型模具设计系统、建立详细、合理的气辅成型工艺数据库，形成适用于我国的气辅成型模具设计和制造系统。
2） 在计算机上实现气辅模具的模拟成型过程，*实现模具的三维设计，计算机控制加工中心加工，实现CAE/CAD/CAM的集成，达到无纸化生产和加工，设计制造出典型汽车零部件气辅成型模具。
3） 生产制造出的模具精度达到国家标准GB6级精度要求。
4） 汽车零部件气辅成型模具的设计制造周期在90天内。
5）模具生产出的制品合格率达95%以上。
项目组一年来进行了大量、细致的研究与开发，攻克了多项技术关键与难题，取得丰硕的科技创新成果：
1）成功开发了基于实体模型的流动、保压、冷却和气体穿透分析集成系统。并实现CAE/CAD/CAM集成一体化，在计算机上*实现气辅模具的三维设计、数据传输控制加工中心完成粗、精加工，达到了无纸化设计与制造水平。
2）通过对多元化塑料物性参数的测试和实验数据的采集、分析、处理，建立了详细、合理的气体辅助成型工艺数据库系统。
3）于2005年10月申请发明1项，申请号：200510061146.8 。
4）用集成一体化系统成功设计制造了汽车零件气辅模具多套，模具制造精度达到GB/T1800.4-1999标准6级精度，投入工业生产制品合格率达到98% 取得满意效果，用户给于高度评价。
2006年3月3日，宁波市科技局组织专家组对“气体辅助注射模具的研制与开发”项目进行了鉴定。鉴定委员会一致认为本项目很好地完成合同指标要求，技术水平处于国内水平。目前，气体辅助注射模具CAE/CAD/CAM系统和成型工艺数据库系统，已具备向全社会开放服务的能力。
