快速热循环注塑成型(Rapid Heat Cycle Molding,RHCM)技术具有高效节能、绿色环保、一次性成型高品质复杂塑件的优势,在注塑行业得到广泛应用。在RHCM工艺中,模具温度控制对生产效率和成型质量具有重要意义。但是,作为目前应用较为广泛的模温控制技术,蒸汽加热配合水冷却的方法(S-RHCM)存在外围设备复杂、能量利用率低、加热温度受限等不足;电加热快速热循环注塑成型(E-RHCM)的系统结构简单、加热温度高、成本较低,但存在加热元件装配和拆卸困难、冷却效率低的问题。基于环形间隙加热/冷却通道的快速热循环注塑(Annular Gap RHCM,AG-RHCM)模具利用了一种新型的结合电加热和水冷却的模温控制方法,其特点在于:模具上加热棒的安装孔直径大于加热棒的直径,装配后加热棒和孔壁间形成环形间隙,在加热时,间隙内充满的流体作为传热介质;而在冷却时,该环形间隙又可作为冷却通道。这种带有环形间隙加热/冷却通道的模具结构能够显著减少外围复杂设备的使用,并且模具加工和装配难度小,因此在模具设计、制造和装配上具有明显优势。然而目前关于该技术的研究尚不充分,特别是加热和冷却过程中模具的热响应规律及传热机理尚需要深入研究,且加热和冷却过程中环形间隙内的压力响应规律及机理等尚不明确,还有待进一步研究。针对上述问题,本文旨在围绕基于环形间隙加热/冷却通道的RHCM模具的热响应规律和机理展开研究。基于AG-RHCM方法的快速加热与快速冷却原理,建立了 AG-RHCM实验系统,并对其进行了测试和评估,实现了手动与自动双模式下的加热和冷却循环过程,为在实验中研究模具热响应规律及间隙中压力的响应提供了实验基础平台。基于实验方法,研究了 AG-RHCM模具在快速加热、快速冷却及其循环过程中的温度和压力响应规律;结合加热和冷却过程特点,分析了影响温度和压力响应规律的工艺参数和模具结构参数,重点研究了加热/冷却时间、冷却水流量、模具结构参数对模具表面热响应的影响规律,揭示了上述因素对模具热响应的影响机理;研究了冷却水流量、加热初始条件、介质含气量等对压力响应的影响规律,结合流体的膨胀和压缩性,提出了加热过程中间隙内压力的计算方法,总结给出了调控AG-RHCM模具加热和冷却通道间隙内压力响应的方法。建立了 AG-RHCM模具热响应过程的有限元分析模型,将间隙内介质的升温过程简化为介质以等效热导率传热的过程,模拟得到了与实验结果相吻合的模具表面热响应结果,并获得了快速热循环过程模具内部和间隙中介质的温度场;基于数值模拟方法,研究了开模温度、冷却水温度和环形间隙尺寸对模具热响应的影响规律;建立了 S-RHCM、E-RHCM和AG-RHCM三种模温控制方法的分析模型,对比分析了三种方法在快速热循环过程中模具热响应的差异;针对AG-RHCM模具中温度分布较不均匀的问题,采用响应曲面法对模具结构进行了优化,获得了能够用于AG-RHCM模具结构设计的数学模型,显著提高了模具表面温度分布的均匀性,为AG-RHCM模具的设计提供了理论指导。