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薄壁注塑成型技术的研究进展 摘要：由于3C产品向轻、薄、短、小方向发展得越来越快，所以薄壁注塑成型技术也受到人们的高度重视，而薄壁注塑成型数值模拟技术是薄壁注塑成型技术得以应用的重要保证。本文介绍了薄壁注塑成型技术产生的背景和科学意义，综述了薄壁注塑成型中的制品设计、模具设计、注塑机和材料选用以及薄壁注塑成型数值模拟技术的研究与应用概况，探讨了薄壁注塑成型数值模拟技术发展中所面临的一些关键问题，指出了薄壁注塑成型数值模拟技术的研究发展方向。关键词：薄壁注塑成型；模具设计；数值模拟；流长厚度比；冷凝层。 近年来，笔记本电脑和移动电话等3C（Computer, Communication and Consumer）产品更新换代的速度非常快，这类产品的设计理念正朝着“轻、薄、短、小”方向发展，同时人们对这些产品的需求也在快速增长，于是在常规注塑成型（Conventional Injection Molding, CIM）技术的基础上，薄壁注塑成型（Thin-Wall Injection Molding , TWIM）技术迅速发展起来。薄壁化因具有减小产品重量及外形尺寸、便于集成设计及装配、缩短生产周期、节约材料和降低成本等优点成为塑料消费行业追求的目标，已成为塑料成型行业中新的研究热点。 薄壁注塑成型技术是一种仅有十几年发展历史的新兴技术，其理论体系尚未形成，缺少系统性的研究，而薄壁注塑成型数值模拟研究也只是近几年才提出的，还有许多理论上和实践中的问题尚待解决。薄壁注塑成型技术的概念 目前关于薄壁注塑成型还没有统一的定义，Mahishi和Maloney把其定义为流长厚度比L/T（L：Length，流动长度；T：Thickness，塑件厚度；L/T也简称为流长比）在100或者150以上的注塑为薄壁注塑；而Whetten和Fasset是这样定义薄壁注塑成型的：所成型塑件的厚度小于1mm，同时塑件的投影面积在50cm2以上的注塑成型。由此可见要给出一个统一的定义还是比较困难的；同时随着技术的发展，薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化，它应该是一个相对的概念。 常规注塑成型工艺已为人们所熟悉，但薄壁注塑成型则不然，因为随着壁厚的减薄，聚合物熔体在型腔中的冷却速度加剧，在很短的时间内就会固化，这使得成型过程变得复杂，成型难度加大，常规的注塑成型工艺条件已不能满足需要。常规注塑成型的一个不足就是填充过程和冷却过程往往是交织在一起的，但由于常规塑件的尺寸比较大，所以对成型过程影响不大，但在薄壁注塑成型中这个不足就成为致命的问题。所以，不能把常规注塑成型中的理论和操作简单地照搬到薄壁注塑成型中去。薄壁注塑成型中的制品设计、模具设计、注塑机及材料选用 薄壁制品的设计思想和方法更为复杂，并进一步受到成型局限及材料选择的影响。薄壁制品要求应该具有高的冲击强度、良好的外观质量和尺寸稳定性，并能承受大的静态载荷，成型材料的流动性要好。设计过程中要重点考虑制品的刚性、抗冲击性和可制造性。 成型薄壁制品时一般需要专门设计的薄壁制品专用模具。与常规制品的标准化模具相比，薄壁制品的模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统和脱模系统等都发生了重大变化。主要表现在以下几个方面： （1）模具结构：为承受成型时的高压，薄壁成型模具的刚度要大、强度要高。因此模具的动、定模板及其支承板重量较大，厚度通常比传统模具的模板要厚。支撑柱要多，模具内可能要多设置内锁，以保证精确定位和良好的侧支撑，防止弯曲和偏移。另外，高速射出速度增加了模具的磨损，因此模具要采用较高硬度的工具钢，高磨损、高冲蚀区（如浇口处）硬度应大于HRC55。 （2）浇注系统：成型薄壁制品，特别是制品厚度非常小时，要使用大浇口，而且浇口应该大于壁厚。如是直浇口应设置冷料井，以减少浇口应力，协助填充，减少制品去除浇口时的损坏。为保证有足够的压力充填薄的模腔，流道系统中应尽可能减少压力降。为此，流道设计要比传统的大一些，同时要限制熔体的驻留时间，以防止树脂降解劣化。当是一模多腔时，浇注系统的平衡性要求远高于常规模具的要求。值得注意的是薄壁制品模具的浇注系统中还引入了两项先进技术，即热流道技术和顺序阀式浇口（SVG）技术。 （3）冷却系统：薄壁制品不像传统壁厚件那样可以承受较大的因传热不均而产生的残余应力。为保证制品的尺寸稳定性，把收缩和翘曲控制在可以接受的范围内，就必须加强模具的冷却，确保冷却均衡。较好的冷却措施有在型芯及模腔模块内采用不闭合冷却线，加大冷却长度，均可增强冷却效果，必要的地方加入高传导率金属镶块，以加快热传导。 （4）排气系统：薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排气性，最好可以进行抽真空操作。由于填充时间短，注射速度高，模具的充分排气尤其是流动前沿聚集区的充分排气非常重要，以防困气引燃。气体通常通过型芯