气体辅助共注射成型(简称气辅共注射成型)是在共注射成型和气辅注射成型的基础上发展起来的一种新型注射成型技术，它兼有共注射成型和气辅注射成型的优点，具有很好的应用前景。和共注射成型和气辅注射成型相比，该技术更为复杂，成型过程的影响因素也更多，其应用与研究目前尚处于初始阶段。本文对气辅共注射成型充填过程进行了理论和实验研究，主要研究工作如下： 1.论述了气辅共注射成型的过程、优点、应用范围与现状，对相关的气辅注射成型和共注射成型的充填模拟研究概况和实验研究概况进行了较全面的总结。 2.基于流体力学三大控制方程和Leonov粘弹本构，针对三维薄壁制件的气辅共注射成型充填过程的特点，经合理假设与简化，分别建立了型腔薄壁部分和气道部分充填过程的数学模型。该模型建立过程中直接考虑流体的粘弹行为，并由此来求得应力；为应用求解效率更高的间接法，对该数学模型进行了改写。通过更换粘度模型，该数学模型还可用于基于Cross-WLF粘度模型的广义牛顿流体本构的气辅共注射成型充填过程数值模拟。针对型腔薄壁部分和气道部分，分别推导了Leonov粘弹本构中弹性应变张量控制方程的二维和一维形式；并分析了气辅共注射成型充填过程的边界条件。 3.采用有限元/有限差分/控制体积法实现了三维薄壁制件充填过程的控制方程的求解。采用伽辽金法得到了直接法/间接法求解基于Leonov粘弹本构的压力控制方程的有限元离散方程，以及基于广义牛顿本构的压力控制方程的有限元离散方程。对温度场采用基于控制体积的有限元/有限差分法计算，其中的对流项和粘性热项作为右端项来处理，根据上一步的结果采用上风法进行加权平均来计算，采用一维数组存储三对角线矩阵系数矩阵并采用追赶法求解。通过对弹性应变张量控制方程的分析和简化，忽略其中的对流项，从而采用变步长四阶龙格—库塔算法对其显式求解，从而求解应力场。针对气辅共注射成型中多个移动界面的特点，分别采用了不同的方法进行处理，实现其追踪。 4.编制了基于Leonov粘弹本构的注射成型充填过程数值模拟通用求解器，利用UG、Moldflow和Tecplot等软件来实现前置处理和后置处理功能。该通用求解器可用于注射成型、共注射成型和气辅共注射成型充填过程的数值模拟。 通过气辅共注射成型充填过程的实例模拟并与共注射成型模拟结果进行对比，分析了在气辅共注射成型技术中气辅技术的引入带来的优势。通过气辅共注射成型充填过程的实例模拟，系统地研究了聚合物流变性能，材料注射量、注射速率、熔体温度、模具温度、注气压力等过程工艺参数，气道截面尺寸和气道布局对材料分布的影响，并由此给出了气辅共注射成型的工艺制定与模具设计的建议。 5.对气辅共注射成型进行了实验研究，考察了材料的流变性能和材料注射量、注射速率、注气延迟时间等工艺参数对材料层厚分布、界面形貌以及气体在熔体中的穿透的影响及规律。通过实验结果与数值模拟结果的对比分析，验证了本文建立的气辅共注射成型充填过程的数学模型、数值方法与模拟程序的正确性和可靠性。根据数值模拟和实验结果，并结合聚合物流变学理论，提出了气辅共注射成型中出现的缺陷的相应解决措施。