JP2004025457A - Injection molding simulation method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection molding simulation method capable of performing a highly precise simulation in view of mold deformation, while shortening the time for analyzing the resin pressure in particular. <P>SOLUTION: The injection molding simulation method 10, which successively performs filling analysis, pressure holding/cooling analysis and molding warping deformation analysis, detects the timing with a maximum clamping force detecting section 18 when the maximum clamping force is reached during filling time and pressure holding time from the start of filling resin into the mold to start analyzing the resin pressure within the mold with an analyzing section 14, on the basis of the timing to attain the maximum clamping force in view of the mold deformation. This enables analysis at an appropriate timing considering the mold deformation to perform highly precise analysis, while drastically reducing the load of the analysis calculation for shortening the processing time required for the entire simulation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形シミュレーション方法、特に、シミュレーションの精度を維持しつつ、シミュレーション時間の短縮を行うことのできるシミュレーション方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から射出成形を行う場合、事前に射出成形時の型(金型)内における樹脂の挙動や成形品の状態の解析を行うために、シミュレーションが行われる。従来の射出成形シミュレーションは、有限要素法等を用いた解析によって行うものであるが、その解析において、成形品の肉厚(板厚)は成形加工中に変化しない、つまり金型は変形しないことを前提として行われていた。しかし、実際は、図9に示すように、金型に樹脂を充填する時、またはその後の保圧時に金型内壁面が樹脂圧力を受け撓んでしまう(図9真ん中の図)。その後、樹脂が冷却収縮して圧力減少が起こると撓んでいた金型が弾性回復を始め、この弾性回復力に起因する圧力を樹脂側、つまり成形品側に付与してしまうという現象が発生する(図9右図)。従って、金型変形が大きな圧力変化要因であるにも関わらず、金型変形をシミュレーションに考慮していないので、従来のシミュレーションは高精度に行われているとは言い難いものがあった。
【0003】
そこで、この金型変形による弾性回復力を考慮した射出成形シミュレーション方法が、例えば、特開2001−269961号公報に開示されている。このシミュレーションによれば、通常の射出成形シミュレーションに加え、金型の変形を考慮したシミュレーションを行うので、現実の圧力挙動に近いシミュレーションを行うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の特開2001−269961号公報に示される方法においては、金型変形シミュレーションを射出成形開始時から全工程に対して行っているため、トータルの演算時間が大変長くなるという問題がある。また、通常の射出成形シミュレーションと金型変形シミュレーションとを1セットとして、各時間ステップ毎、各要素毎にそのシミュレーションを繰り返し行っているので、演算負荷が増大するとともに、さらなる演算時間の増大を招いている。シミュレーション対象である成形品の大きさにもよるが、例えば自動車のバンパのように大きなものでは、数週間〜数ヶ月かかってしまうものもあり、著しく解析効率が悪いという問題がある。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、金型変形を考慮した高精度のシミュレーション、特にシミュレーションの精度を維持しつつ、シミュレーション時間の短縮を行うことのできるシミュレーション方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、充填解析、保圧冷却解析、成形そり変形解析を順次行う射出成形シミュレーション方法であって、型への樹脂充填開始から充填時間及び保圧時間内に型締力が最大となるタイミングを検出し、この最大タイミングから型変形を考慮した型内樹脂圧力の解析を開始することを特徴とする。
【0007】
ここで、型締力とは、相対する型を締め付ける力であり、溶融した樹脂が高圧のもとにキャビティ内に射出された際に、樹脂の圧力によって型が押開かれないために必要な力であり、成形品の投影面積と型内樹脂圧力の積によって得ることができる。従って、型締力が最大になるポイントが型が最大変形している状態と見なすことができる。この時、型が最大変形に至るまでは、樹脂が型へ圧力を付与している状態になるので、型内樹脂圧力は、金型の線形変位データや樹脂の注入圧力データ等により容易に得ることができる。そのため、型が最大変形に至った後が、型の弾性回復による樹脂に対する圧力影響が生じる部分であり、そこでの解析が必要になる。
【0008】
この構成によれば、型の弾性変形による圧力影響が発生する点から型変形を考慮した圧力解析を開始するので、適切なタイミングで型変形を考慮した解析を行うことができる。その結果、解析演算の負荷を著しく低減することができるので、高精度のシミュレーションを行いつつ、シミュレーション全体の処理時間の短縮を行うことができる。
【0009】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記型締力が最大となった以降は、型の弾性回復による成形品の板厚の時系列変化に基づき型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする。
【0010】
この構成によれば、型締力が最大となった以降の板厚の時系列変化を取得することにより、必要部分の型内樹脂圧力の解析を効率的に行うので、シミュレーション全体の処理時間の短縮を行うことが可能になる。
【0011】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎に型の構造解析を行い型の変形量を算出し、当該変形量に基づき樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、従来の適切なタイミングで構造解析を適用するので、圧力解析演算の負荷を効率的に低減し迅速なシミュレーションを行うことができる。
【0013】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎の型の変形量を、予め準備したモデルから得た型厚と型を撓ませる圧力との関係を示すマトリックス表に基づき推定し、当該推定した変形量に基づいて樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により求められた樹脂圧力の修正を行い型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする。
【0014】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎の型の変形量を、予め準備したモデルから得た型厚と型を撓ませる圧力との関係を示す回帰式に基づき推定し、当該推定した変形量に基づいて樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により求められた樹脂圧力の修正を行い型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする。
【0015】
ここで、予め準備したモデルから得た型厚と型を撓ませる圧力との関係を示すマトリックス表または回帰式とは、実験値や、簡易構造に対する解析統計的手法(例えば、重回帰分析等)により求めることが可能で、様々なバリエーションの型に関して、型材料物性(例えば、ヤング率、ポアソン比等)や型サイズ(大型、中型、小型等)等を変えたものを準備しておくことが望ましい。
【0016】
この構成によれば、マトリックス表や回帰式を用いて、型締力が最大となった以降の圧力解析を簡易的かつ迅速に行うことが可能にあり、型の変形を考慮しつつ、シミュレーション全体の処理時間の短縮を行うことができる。
【0017】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎の型の変形量を、予め準備した型の肉厚方向の撓みの実測データに基づき推定し、当該推定した変形量に基づいて樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により求められた樹脂圧力の修正を行い型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする。
【0018】
ここで、実測データとは、現実の型や簡易型モデルにセンサ等を設置して得たものである。
【0019】
この構成によれば、型締力が最大となった以降の高精度の圧力解析を、型の変形を考慮しつつ簡易的かつ迅速に行うことが可能になり、シミュレーション全体の処理時間の短縮を行うことができる。
【0020】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、算出した圧力を用いた解析結果を、さらに入力条件として、成形そり変形解析を行うことを特徴とする。
【0021】
この構成によれば、成形そり変形解析を含むシミュレーションを短時間で行うことができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態(以下、実施形態という)を図面に基づき説明する。
【0023】
射出成形におけるシミュレーションは、樹脂の粘度、PVT特性、比熱、熱伝導率等の物性値、要素分割の対象となる射出成形に用いられる型(金型)、製品の形状、射出成形条件等の境界条件、及び運動方程式、連続方程式、エネルギ方程式等の構成方程式を用いて、温度、圧力、配向、収縮、そり等の樹脂特性の算出を行う。解析は、通常、樹脂の流れ込みの解析を行う充填解析、充填後の型内樹脂の収縮を補うための保圧過程及びその後の冷却過程を解析する保圧・冷却解析、成形後の製品のそり変形を解析するそり変形解析より構成される。
【0024】
ところで、射出成形においては、分割された複数の金型を組み合わせることにより、内部に溶融樹脂を受け入れるキャビティを形成するが、射出成形中に射出した溶融樹脂が漏れ出さないように、相対する金型を隙間なく組み合わせる必要がある。そのため、金型は、型内の樹脂圧力(型内平均圧力)と成形品の成形面積(投影面積)の積より大きな型締力を保つように相対する金型が押しつけ合うようにしなければならない。
【0025】
図1には、射出成形プロセス、つまり樹脂の充填時間、保圧時間、冷却時間における型締力の変化の一例が示されている。
【0026】
通常、樹脂は、高圧で金型キャビティ内に射出されるが、溶融樹脂の粘度の変化による流動抵抗や充填量の増加によって、型内樹脂圧力は上昇する。その後、所定量の樹脂がキャビティ内に射出されると充填プロセスが終了する。しかし、キャビティに充填された樹脂は、冷却固化されるときに収縮して「ひけ」を生じるおそれがある。そのため、所定量の樹脂充填後も樹脂に所定圧力をかけ、収縮分の樹脂をさらに追加して、成形品のヒケなどを抑えている。つまり、樹脂の射出圧力を所定時間維持するようにしている。この時間が保圧時間に相当する。
【0027】
樹脂の充填段階及び保圧段階において、キャビティ内には高圧状態の樹脂が存在するため、この樹脂圧力により金型は撓む。その後、キャビティ内の樹脂は徐々に冷却され収縮を開始する。前述したような樹脂圧力による金型の撓みが存在しない場合、樹脂の冷却収縮が始まると金型内の圧力は急激に減少するが、実際は金型の弾性回復があるため金型側から樹脂側に圧力を付与するようになる。この金型の弾性回復に基づく圧力がシミュレーション中の樹脂に対する圧力変動現象の原因の一つとなる。前述したように、金型変形を考慮する解析は演算負荷が大きいので、金型変形を考慮した圧力解析をどの段階から行うかが、解析の効率化のポイントとなる。
【0028】
本実施形態の特徴的事項は、型締力が最大となるタイミングを検出し、この最大タイミングから型変形を考慮した型内樹脂圧力の解析を開始することにより、シミュレーション全体の時間の短縮を行うところである。
【0029】
つまり、金型が樹脂からの圧力を受けて線形変形を行っている範囲は、樹脂の射出圧力が型内樹脂圧力を支配しているので、この部分の圧力解析に関しては従来より高精度に把握できる。従って、金型が弾性回復し始める時点からの挙動を得れば実際の金型内樹脂圧力の解析を全体的に正確に把握することが可能になる。
【0030】
図2には、本実施形態の射出成形シミュレーションを実行するコンピュータ等で構成されるシミュレーション装置10の一例が機能ブロック図で示されている。本実施形態におけるシミュレーション装置10は、従来と同様に各種条件データの入力を行う入力部12、入力データに基づき、各種解析を行う解析部14、解析結果を出力するディスプレイやプリンタ等の出力部16等で構成されているが、この他、本実施形態における特徴事項の処理を行う部分、例えば、型締力が最大となるタイミングを検出する最大型締力検出部18、この最大型締力の発生タイミングから金型の変位量(撓み量)を算出する変位算出部20、金型の変位量(撓み量)を算出する時に必要に応じて利用するデータベース(後述するマトリックス表や実測データ等を含む)22等を含んでいる。なお、本実施形態において、解析処理自体は、有限要素法等周知の解析手法を適宜選択しながら利用する。また、本実施形態に係るシミュレーション装置10を説明する図2は、当該シミュレーション装置10の機能を明確にするため機能ブロック図で示しているが、もちろん、最大型締力検出部18や変位算出部20の機能は、ソフトウエア的に実現可能であり、シミュレーション装置10において、解析部14等が含まれるCPU内でその処理を行うようにしてもよい。なお、本実施形態において、シミュレーションの対象となる成形品は、例えば自動車のバンパ等である。
【0031】
図3は、本実施形態における射出成形シミュレーションの手順を示すフローチャートである。
【0032】
まず、シミュレーション装置10は、シミュレーションを始めるにあたり、射出成形に関する基礎データの入力を入力部12を介して行う(S100)。ここでは、例えば、成形条件や金型や樹脂の物性条件等、シミュレーションに必要なデータを適宜入力する。シミュレーション装置10は、必要なデータの取得を行うと、解析部14による充填・保圧解析をスタートさせる(S101)。充填解析においては、樹脂注入のスタートを時刻「0」として、キャビティに溶融した樹脂を射出した時の樹脂の流れ込みパターンの解析を行う。ここで、樹脂の射出は、予め成形品毎に決められた量で行われる。
【0033】
所定量の樹脂充填が終了したら、解析部14は、引き続き、保圧解析をスタートさせ、樹脂による圧力伝搬が型全体に広がる状態の解析を行う。解析部14により従来の一般的な充填・保圧解析が行われている間、最大型締力検出部18は、充填時間及び保圧時間中の最大型締力の検出を行う処理を行う。シミュレーション装置10は、例えば、金型のキャビティ内における成形品(例えば、バンパ)を要素(例えば10mm×10mmのメッシュ)に分割し、各要素に作用する圧力と要素の型開閉方向の投影面積との積を算出し、さらに全要素の算出値の和を求めることにより、任意の時間ステップ(シミュレーションに応じて任意に設定できる任意の時間ステップ)における金型に作用している力を型締力として算出する(S102)。算出された任意の時間ステップの型締力は、前回の時間ステップにおいて算出された型締力と比較され(S103)、今回の時間ステップにおける型締力が前回の時間ステップにおける型締力より大きかった場合、その型締力をメモリに上書き保存する(S104)。なお、初回の型締力の算出時には、前回データが存在しないので、初回の型締力がそのままメモリ上に保存される。(S103)の比較において、今回の時間ステップにおける型締力が前回の時間ステップにおける型締力より小さかった場合、(S102)に戻り、次の時間ステップで、再度型締力の算出を行う。続いて、シミュレーション装置10は、予め設定された保圧時間が終了したか否かの判断を行う(S105)。この保圧時間は、成形条件や成形する成形品によって異なるが、例えば、数秒から数十秒である。もし、保圧時間が所定時間経過していない場合、(S102)に戻り、前述と同様に、型締力を再度算出し、前回の算出値と比較する処理を繰り返す。つまり、(S102)〜(S105)の処理により、充填開始以降(充填時間及び保圧時間)の最大型締力がメモリに保存されることになる。なお、保圧時間終了以降は、射出圧力の供給が停止するので、保圧時間終了後に関し、最大型締力の検出処理を行う必要はない。シミュレーション装置10は、予め設定された保圧時間が終了したと判断したら、金型内における充填・保圧解析処理を終了する(S106)。
【0034】
続いて、シミュレーション装置10は、メモリに記憶された最大型締力の発生タイミングtを抽出する(S107)。つまり、本実施形態で特徴となる金型の弾性回復による圧力影響を考慮し始めるタイミングを抽出する。そして、シミュレーション装置10は、変位算出部20により各要素の時刻tを基点として、金型の弾性回復の影響を受ける時刻ts+i(tからi時間ステップ後の時刻)の板厚(成形品の肉厚)方向の変位量の算出を行う(S108)。なお、ここで、iは時間ステップの経過を示すものであり、i=i+1で、i=−1,0,1,2,・・・と変化する。ここでの、時刻ts+iにおける成形品の板厚の算出は、例えば従来の金型構造解析に基づく手法により算出することができる。
【0035】
そして、解析部14は、時刻ts+iにおける板厚の変化、つまり金型の弾性回復に基づく圧力変更を考慮した型内樹脂圧力の補正計算を行う(S109)。具体的には、板厚変化を金型のキャビティの体積Vs+i(tからi時間ステップ後の各要素体積)に置き換え、変化後の体積に対応する圧力Ps+i(tからi時間ステップ後の各要素の圧力)をPVT樹脂特性解析(圧力、体積、温度の関係に基づく解析)に基づいて算出する。この時、時刻ts+iの圧力Ps+i、温度Ts+i(tからi時間ステップ後の樹脂温度)、板厚ths+i(tからi時間ステップ後の板厚)とすると、板厚修正値はths+i=th+δ(ts+i)で求められる。そして、要素体積修正値はVs+i=S×ths+iで求められ、圧力修正値Ps+ は、Vs+iとTs+iとをPVTの関係式に代入することにより求めることができる。ここで、tは最大型締力時の時刻、th は金型未変形時の各要素の板厚、δ(ts+i)はtからi時間ステップ後の各要素の板厚方向の変位量である。なお、初回の修正処理、すなわちi=0の時(t)は、体積修正のみで、圧力修正は行わない。
【0036】
各要素の補正圧力Ps+iが算出されると、シミュレーション装置10は、各要素毎に補正した圧力をメモリに記憶し(S110)、その圧力を充填解析や保圧解析時の圧力解析に反映させる。また、補正した(算出した)圧力を用いた解析結果を、さらに入力条件として成形そり変形解析を行う。つまり、補正した圧力等により、樹脂の残留応力の算出を行い、その残留応力と製品(成形品)の形状に基づき構造解析を行い、成形品の成形そり変形解析を行う。その後、予め設定した冷却時間が終了しているか否かの判断を行い(S111)、もし、まだ冷却時間が終了していない場合には、(S108)に戻り、次の時間ステップの板厚方向の変位量を算出し、そして時系列変化する板厚に基づき、圧力修正を行い、解析に反映させる。一方、冷却時間が終了したと判断した場合、解析処理を終了させ(S112)、必要に応じて出力部16に結果を出力して全体のシミュレーションを終了する。
【0037】
このように、型締力が最大になったタイミングt以降でのみ金型の弾性回復を考慮した圧力修正を含む解析を行うことにより、シミュレーションの処理が軽減され、全体の処理時間の短縮を行うことが可能となる。
【0038】
ところで、図3のフローチャートに示す方法は、従来のシミュレーションに比べれば、圧力に関する解析を特定範囲に限定して行うことにより、全体の処理時間を著しく短縮できるが、板厚の算出に従来と同じ金型の構造解析を利用しているため、成形品が大きくなれば、必然的に処理時間は増大する。そこで、図4には、金型の構造解析を用いることなく近似的にシミュレーション解析を行う簡易的な方法が示されている。なお、この簡易的な方法においても、金型の弾性回復を考慮するのは、金型への樹脂充填開始後、充填時間及び保圧時間内に型締力が最大となるタイミング(t)からであり、最大型締力を算出するまでの処理は、図3のフローチャートの(S100)〜(S107)と同じであり、図4のフローチャートにおける図示および説明は省略する。
【0039】
図4のフローチャートにおいて、最大型締力が算出されると、時刻ts+i(tからi時間ステップ後の時刻)の金型の撓み量の取得を行う(S200)。なお、ここで、iは時間ステップの経過を示すものであり、i=i+1で、i=−1,0,1,2,・・・と変化する。ここで、金型の撓み量の予測は、図3に示す方法のように、金型構造解析をその都度実施するのではなく、事前に簡易構造のモデルを用いて、各因子と撓み量の関係を図5に示すようにマトリックス表にし、そのデータを参照することにより、板厚補正を行うことにより解析精度を維持しつつ解析時間の短縮を実現している。なお、このマトリックス表は、データベース22に格納されている。
【0040】
図5に示すマトリックス表の因子としては、「金型の厚み」と、「金型を撓ませる力」を利用し、金型材料物性(例えばヤング率やポアソン比等)や金型サイズ(大型、中型、小型等)毎に複数のマトリックス表を準備しておくことが望ましい。なお、金型を撓ませる力は、型内樹脂圧力×成形品の投影面積で定義することができる。
【0041】
この時使用する簡易構造の金型モデルは、例えば、図6(a)に示すように、固定型、可動型、固定ダイプレート、可動ダイプレートの4つの部材からなり、図5に示すように、実際に解析対象となる部分の型の厚みに応じた金型の撓み量をマトリックス表から選択できるようになっている。なお、マトリックス表の因子として、ダイプレートを考慮することにより、簡易構造のモデルを用いた時の撓み量の予測精度を向上することができる。これは、図6(b)に示すように、金型の撓みが、固定型と可動型だけでなく、固定ダイプレートと可動ダイプレートへも及んでいるので、固定ダイプレートと可動ダイプレートとを考慮した撓み量とすることで、予測精度を向上することができる。
【0042】
上述のように、時刻ts+iの金型の撓み量が取得できたら、要素毎の体積修正(Vs+iの算出)を行い(S201)、Vs+iとTs+iとをPVT樹脂特性の関係式に代入することにより要素毎の修正圧力Ps+iを算出する(S202)。各要素の補正圧力Ps+iが算出されると、シミュレーション装置10は、各要素毎に修正した圧力をメモリに記憶し(S203)、その圧力を充填解析や保圧解析時の圧力解析に反映させる。また、補正した(算出した)圧力を用いた解析結果を、さらに入力条件として成形そり変形解析を行う。つまり、補正した圧力等により、樹脂の残留応力の算出を行い、その残留応力と製品(成形品)の形状に基づき構造解析を行い、成形品の成形そり変形解析を行う。その後、予め設定した冷却時間が終了しているか否かの判断を行い(S204)、もし、まだ冷却時間が終了していない場合には、(S200)に戻り、次の時間ステップの次の時間ステップの要素毎の撓み量を算出し、体積修正を行った後圧力修正を行い、圧力解析やそり解析に反映させる。一方、冷却時間が終了したと判断した場合、冷却時間が終了したと判断した場合、解析処理を終了させ(S205)、必要に応じて出力部16に結果を出力して全体のシミュレーションを終了する。
【0043】
このように、金型の変形解析に構造解析を用いることなく、予め準備した簡易モデルによるマトリックス表を用いて行うことにより、圧力解析がさらに単純化され、図3のフローチャートで示した方法をさらに効率化し、シミュレーションの処理をさらに軽減し、全体の処理時間を著しく短縮することが可能になる。
【0044】
なお、上述の例では撓み量を予め準備したマトリックス表を参照することにより取得したが、マトリックス表を作成する前段階で得られる回帰式に直接必要な数値を代入し、撓み量を算出しても効率的な撓み量算出を行うことができる。なお、回帰式は、データベース22や変位算出部20等に格納することができる。
【0045】
上述の例では、簡易モデルにより金型の厚みと金型を撓ませる圧力との関係を示すマトリックス表を作成しておき、時刻ts+i(tからi時間ステップ後の時刻)の金型の撓み量の取得を行う例を示したが、図7に示すように、時間変化に伴う板厚方向の各要素の変位量を示す関連テーブル(実測データ)を作成しておき、図4のフローチャートの(S200)における撓み量取得に利用してもよい。この場合、時間変化に伴う板厚方向の変位量を示す関連テーブルは、類似部品にセンサ等を取りつけて測定した実測値を用いた経験曲線に基づき作成することができる。もちろん、前述したような簡易金型モデルを用いた簡易構成解析の結果より、時間変化に伴う板厚方向の変位量を示す関連テーブルを作成しておいてもよい。これらの関連テーブルもデータベース22に格納されている。
【0046】
また、上述のようなデータベースにより求めた金型の撓み量を用いて、各時間ステップにおいて従来通りの射出成形解析(金型の変形を考慮しない解析)で算出された樹脂圧力を修正してもよい。このような処理を施すことにより簡易的に金型変形を考慮した射出成形時のシミュレーションを容易かつ軽負荷で行うことが可能になり、シミュレーション処理時間を著しく短縮することができる。
【0047】
なお、図6に示すマトリックスや図7に示す関連テーブルは、シミュレーション対象毎に独立して用いてもよいし、同一の成形品のシミュレーションにおいて、各要素毎に、つまり部分毎に使い分けて使用してもよい。
【0048】
図8には、参考として、各要素の圧力の解析結果を実測値と比較して示している。つまり、金型の変形を考慮しない場合と、本実施形態のように考慮する場合とで、どのように異なるかを示している。図8において、太い実線で示されるものが実測圧力であり、●で示される線が金型の変形を考慮しない場合に得られるシミュレーション圧力、▲で示される線が金型の変形を考慮した場合に得られるシミュレーション圧力である。図8から明らかなように、本実施形態によれば、大変精度のよいシミュレーションを実現することが可能となる。そして、本実施形態で説明したように、金型の弾性変形による圧力影響が発生する点、つまり型締力が最大となるタイミングから型変形を考慮した圧力解析を開始することで、圧力解析のためのシミュレーションの時間を著しく短縮することが可能となる。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば、型の弾性変形による圧力影響が発生する点、つまり型締力が最大となるタイミングから型変形を考慮した圧力解析を開始するので、適切なタイミングで型変形を考慮した解析を行うことが可能になり、解析演算の負荷を著しく低減することができるので、高精度の解析を行うシミュレーションの処理時間の短縮を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】射出成形プロセスにおける型締力の変化の一例を示す説明図である。
【図2】本発明の実施形態に係る射出成形シミュレーションを実行するシミュレーション装置の構成ブロック図である。
【図3】本発明の実施形態における射出成形シミュレーションの手順を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施形態における射出成形シミュレーションの他の手順を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態における射出成形シミュレーションで使用するマトリックス表の一例である。
【図6】本発明の実施形態における射出成形シミュレーションで使用するマトリックス表の因子を説明する金型の説明図である。
【図7】本発明の実施形態における射出成形シミュレーションで使用する関連テーブルの一例である。
【図8】金型変形を考慮する場合としない場合のシミュレーション圧力、及び実測圧力を示す説明図である。
【図9】金型が射出した樹脂により変形することを説明する説明図である。
【符号の説明】
10 シミュレーション装置、12 入力部、14 解析部、16 出力部、18 最大型締力検出部、20 変位算出部、22 データベース。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection molding simulation method, and more particularly to an improvement in a simulation method capable of shortening the simulation time while maintaining the accuracy of the simulation.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, when performing injection molding, simulation is performed in advance to analyze the behavior of a resin in a mold (mold) and the state of a molded product at the time of injection molding. Conventional injection molding simulations are performed by analysis using the finite element method or the like. In the analysis, the thickness (plate thickness) of the molded product does not change during molding, that is, the mold does not deform. It was done on the assumption. However, in practice, as shown in FIG. 9, when the mold is filled with resin or during the subsequent pressure holding, the inner wall surface of the mold is bent by receiving the resin pressure (the middle diagram in FIG. 9). Thereafter, when the resin is cooled and shrunk and the pressure is reduced, the bent mold starts elastic recovery, and a phenomenon occurs in which the pressure due to the elastic recovery force is applied to the resin side, that is, the molded product side. (Right figure in FIG. 9). Therefore, although the mold deformation is a large pressure change factor, since the mold deformation is not considered in the simulation, it has been difficult to say that the conventional simulation is performed with high accuracy.
[0003]
Therefore, an injection molding simulation method considering the elastic recovery force due to the mold deformation is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-269961. According to this simulation, in addition to the normal injection molding simulation, a simulation taking into account the deformation of the mold is performed, so that a simulation close to the actual pressure behavior can be performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-269961, since the mold deformation simulation is performed for all the processes from the start of the injection molding, there is a problem that the total calculation time becomes very long. . Further, since the normal injection molding simulation and the mold deformation simulation are set as one set and the simulation is repeated for each time step and for each element, the calculation load increases and the calculation time further increases. Have been. Although it depends on the size of the molded article to be simulated, a large one such as an automobile bumper may take several weeks to several months, and there is a problem that the analysis efficiency is extremely low.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a high-accuracy simulation in consideration of mold deformation, particularly a simulation method capable of shortening the simulation time while maintaining the simulation accuracy. Aim.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is an injection molding simulation method for sequentially performing a filling analysis, a holding pressure cooling analysis, and a molding warpage deformation analysis. A timing at which the mold clamping force becomes maximum within a time is detected, and an analysis of the resin pressure in the mold in consideration of the mold deformation is started from the maximum timing.
[0007]
Here, the mold clamping force is a force for clamping the opposing molds, and is necessary because when the molten resin is injected into the cavity under high pressure, the mold is not pushed open by the pressure of the resin. Force and can be obtained by the product of the projected area of the molded product and the resin pressure in the mold. Therefore, the point at which the mold clamping force becomes maximum can be regarded as the state in which the mold is deformed to the maximum. At this time, since the resin is applying pressure to the mold until the mold reaches the maximum deformation, the resin pressure in the mold can be easily obtained from the linear displacement data of the mold or the injection pressure data of the resin. be able to. Therefore, after the mold reaches the maximum deformation, it is a portion where the pressure is exerted on the resin due to the elastic recovery of the mold, and an analysis there is necessary.
[0008]
According to this configuration, since the pressure analysis considering the mold deformation is started from the point where the pressure effect due to the elastic deformation of the mold occurs, it is possible to perform the analysis considering the mold deformation at an appropriate timing. As a result, the load of the analysis operation can be significantly reduced, so that the processing time of the entire simulation can be reduced while performing a highly accurate simulation.
[0009]
In order to achieve the above object, the present invention provides the above-described configuration, wherein after the mold clamping force is maximized, the resin in the mold based on a time series change in the thickness of a molded product due to elastic recovery of the mold. It is characterized by performing pressure analysis.
[0010]
According to this configuration, by acquiring the time-series change of the plate thickness after the mold clamping force becomes maximum, the analysis of the resin pressure in the mold in the necessary portion is efficiently performed, so that the processing time of the entire simulation is reduced. Shortening can be performed.
[0011]
Further, in order to achieve the object as described above, in the above configuration, after the mold clamping force is maximized, the mold structural analysis is performed at each time step to calculate the amount of deformation of the mold. In addition, the resin pressure in the mold is analyzed by PVT resin characteristic analysis taking into account the change in the volume of the resin based on the deformation amount.
[0012]
According to this configuration, since the structure analysis is applied at the appropriate timing in the related art, the load of the pressure analysis calculation can be efficiently reduced, and a quick simulation can be performed.
[0013]
In addition, in order to achieve the above object, in the above configuration, in the above configuration, after the mold clamping force is maximized, a deformation amount of the mold for each time step is obtained from a model prepared in advance. Estimate based on the matrix table showing the relationship between the mold thickness and the pressure to deflect the mold, correct the resin pressure obtained by PVT resin characteristic analysis taking into account the volume change of the resin based on the estimated amount of deformation, and mold It is characterized in that the internal resin pressure is analyzed.
[0014]
In addition, in order to achieve the above object, in the above configuration, in the above configuration, after the mold clamping force is maximized, a deformation amount of the mold for each time step is obtained from a model prepared in advance. Estimate based on the regression equation showing the relationship between the mold thickness and the pressure to deflect the mold, correct the resin pressure obtained by PVT resin characteristic analysis taking into account the volume change of the resin based on the estimated amount of deformation, and mold It is characterized in that the internal resin pressure is analyzed.
[0015]
Here, the matrix table or the regression equation showing the relationship between the mold thickness obtained from the model prepared in advance and the pressure to deflect the mold means an experimental value or an analytical statistical method for a simple structure (for example, a multiple regression analysis). For various types of molds, it is possible to prepare mold materials with different material properties (eg, Young's modulus, Poisson's ratio, etc.) and mold sizes (large, medium, small, etc.). desirable.
[0016]
According to this configuration, it is possible to easily and quickly perform a pressure analysis after the mold clamping force is maximized using a matrix table or a regression equation, and take into account the deformation of the mold and perform the entire simulation. Can be shortened.
[0017]
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides the above-mentioned configuration, wherein after the mold clamping force is maximized, the amount of deformation of the mold at each time step is determined by the thickness of the previously prepared mold. Estimating based on the actual measurement data of the deflection in the direction, correcting the resin pressure obtained by the PVT resin characteristic analysis in consideration of the volume change of the resin based on the estimated deformation amount, and analyzing the resin pressure in the mold. Features.
[0018]
Here, the actual measurement data is obtained by installing a sensor or the like on an actual model or a simplified model.
[0019]
According to this configuration, high-precision pressure analysis after the mold clamping force becomes maximum can be performed easily and quickly while taking into account the deformation of the mold, and the processing time of the entire simulation can be reduced. It can be carried out.
[0020]
In addition, in order to achieve the above object, the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, a molding warpage deformation analysis is performed by further using an analysis result using the calculated pressure as an input condition.
[0021]
According to this configuration, a simulation including a molding warpage deformation analysis can be performed in a short time.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0023]
The simulation in the injection molding includes the boundary of the resin viscosity, PVT characteristics, specific heat, physical properties such as thermal conductivity, the mold (die) used for injection molding to be subjected to element division, product shape, injection molding conditions, and the like. Calculation of resin properties such as temperature, pressure, orientation, shrinkage, and warpage is performed using conditions and constituent equations such as a motion equation, a continuity equation, and an energy equation. The analysis is usually a filling analysis to analyze the inflow of resin, a packing and cooling analysis to analyze the packing process to compensate for the shrinkage of the resin in the mold after filling, and a cooling process afterwards, and the product warpage after molding. It consists of a warpage deformation analysis for analyzing deformation.
[0024]
By the way, in injection molding, a cavity for receiving the molten resin is formed by combining a plurality of divided molds, but opposing molds are formed so that the molten resin injected during the injection molding does not leak. Need to be combined without gaps. Therefore, the dies must be pressed against each other so as to maintain a clamping force greater than the product of the resin pressure in the mold (average pressure in the mold) and the molding area (projected area) of the molded product. .
[0025]
FIG. 1 shows an example of a change in the mold clamping force during the injection molding process, that is, the filling time, the dwell time, and the cooling time of the resin.
[0026]
Normally, the resin is injected into the mold cavity at a high pressure, but the resin pressure in the mold increases due to an increase in flow resistance and a filling amount due to a change in the viscosity of the molten resin. Thereafter, when a predetermined amount of resin is injected into the cavity, the filling process ends. However, the resin filled in the cavity may shrink when cooled and solidified, causing "sink". Therefore, a predetermined pressure is applied to the resin even after the predetermined amount of the resin is filled, and the resin for the shrinkage is further added to suppress the sink of the molded product. That is, the injection pressure of the resin is maintained for a predetermined time. This time corresponds to the dwell time.
[0027]
In the resin filling stage and the dwelling stage, since the resin in a high pressure state exists in the cavity, the mold is bent by the resin pressure. Thereafter, the resin in the cavity is gradually cooled and starts shrinking. If there is no bending of the mold due to the resin pressure as described above, the pressure in the mold will decrease sharply when the resin begins to cool and shrink, but in reality there is elastic recovery of the mold, so the mold side is closer to the resin side. To apply pressure. The pressure based on the elastic recovery of the mold is one of the causes of the pressure fluctuation phenomenon on the resin during the simulation. As described above, the analysis considering the deformation of the mold has a large computational load. Therefore, the point at which the pressure analysis in consideration of the deformation of the mold is performed is a point of improving the efficiency of the analysis.
[0028]
The characteristic feature of the present embodiment is to reduce the time of the entire simulation by detecting the timing at which the mold clamping force becomes maximum and starting the analysis of the resin pressure in the mold in consideration of the mold deformation from the maximum timing. By the way.
[0029]
In other words, in the range where the mold undergoes linear deformation under the pressure from the resin, the injection pressure of the resin governs the resin pressure in the mold, so the pressure analysis of this part can be grasped with higher accuracy than before. it can. Therefore, if the behavior from the time when the mold starts to recover elastically is obtained, the analysis of the actual resin pressure in the mold can be accurately grasped as a whole.
[0030]
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an example of a simulation device 10 including a computer or the like that executes an injection molding simulation according to the present embodiment. The simulation apparatus 10 according to the present embodiment includes an input unit 12 for inputting various condition data, an analysis unit 14 for performing various analyzes based on the input data, and an output unit 16 such as a display or a printer for outputting an analysis result. In addition, a portion that performs processing of the features in the present embodiment, for example, a maximum mold clamping force detecting unit 18 that detects a timing at which the mold clamping force becomes maximum, A displacement calculating unit 20 that calculates the amount of displacement (bending amount) of the mold from the generation timing, and a database (a matrix table and measured data to be described later) used as needed when calculating the amount of bending (bending amount) of the mold. 22). In the present embodiment, the analysis processing itself is used while appropriately selecting a well-known analysis method such as a finite element method. FIG. 2 for explaining the simulation apparatus 10 according to the present embodiment is shown in a functional block diagram for clarifying the function of the simulation apparatus 10, but, of course, the maximum mold clamping force detection unit 18 and the displacement calculation unit The function 20 can be realized by software, and the simulation apparatus 10 may perform the processing in a CPU including the analysis unit 14 and the like. In the present embodiment, the molded article to be simulated is, for example, an automobile bumper.
[0031]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of the injection molding simulation according to the present embodiment.
[0032]
First, when starting the simulation, the simulation apparatus 10 inputs basic data on injection molding via the input unit 12 (S100). Here, for example, data necessary for the simulation, such as molding conditions, physical conditions of the mold and the resin, and the like are input as appropriate. When acquiring the necessary data, the simulation apparatus 10 starts the filling / holding pressure analysis by the analysis unit 14 (S101). In the filling analysis, the start of the resin injection is set to time “0”, and the resin flowing pattern when the molten resin is injected into the cavity is analyzed. Here, the resin is injected in an amount determined in advance for each molded product.
[0033]
When the filling of the predetermined amount of resin is completed, the analysis unit 14 starts the pressure-holding analysis, and analyzes the state in which the pressure propagation by the resin spreads over the entire mold. While the conventional general filling / holding pressure analysis is performed by the analyzing unit 14, the maximum mold clamping force detecting unit 18 performs a process of detecting the maximum mold clamping force during the filling time and the holding pressure time. The simulation device 10 divides a molded product (for example, a bumper) in a mold cavity into elements (for example, a mesh of 10 mm × 10 mm), and applies a pressure acting on each element, a projected area of the element in the mold opening / closing direction, and the like. , And the sum of the calculated values of all the elements is calculated to determine the force acting on the mold at an arbitrary time step (an arbitrary time step that can be arbitrarily set according to a simulation). (S102). The calculated mold clamping force at an arbitrary time step is compared with the mold clamping force calculated at the previous time step (S103), and the mold clamping force at the current time step is larger than the mold clamping force at the previous time step. If so, the mold clamping force is overwritten and stored in the memory (S104). At the time of calculating the first mold clamping force, since there is no previous data, the first mold clamping force is stored in the memory as it is. In the comparison in (S103), when the mold clamping force in the current time step is smaller than the mold clamping force in the previous time step, the process returns to (S102), and the mold clamping force is calculated again in the next time step. Subsequently, the simulation device 10 determines whether or not the preset dwell time has ended (S105). The pressure holding time varies depending on the molding conditions and the molded product, but is, for example, several seconds to several tens of seconds. If the dwell time has not elapsed, the process returns to (S102), and the process of calculating the mold clamping force again and comparing it with the previously calculated value is repeated as described above. That is, by the processes of (S102) to (S105), the maximum mold clamping force after the start of filling (filling time and pressure holding time) is stored in the memory. Since the supply of the injection pressure is stopped after the end of the dwell time, there is no need to perform the process of detecting the maximum mold clamping force after the end of the dwell time. If the simulation device 10 determines that the preset dwell time has ended, it ends the filling and dwell analysis process in the mold (S106).
[0034]
Subsequently, the simulation device 10 generates the maximum mold clamping force generation timing t stored in the memory.sIs extracted (S107). That is, the timing at which the influence of the pressure due to the elastic recovery of the mold, which is a feature of the present embodiment, starts to be considered is extracted. Then, the simulation device 10 calculates the time t of each element by the displacement calculating unit 20.sT, which is affected by the elastic recovery of the mold, based ons + i(TsThen, the displacement amount in the direction of the plate thickness (thickness of the molded product) at the time after i time step is calculated (S108). Here, i indicates the lapse of a time step, and i = i0+1 and i0= -1, 0, 1, 2,... Here, time ts + iThe thickness of the molded product can be calculated by, for example, a method based on a conventional mold structure analysis.
[0035]
Then, the analyzing unit 14 calculates the time ts + i(S109) Specifically, the change in the thickness is determined by the volume V of the cavity of the mold.s + i(TsTo each element volume after i time step), and the pressure P corresponding to the changed volumes + i(TsIs calculated based on the PVT resin characteristic analysis (analysis based on the relationship between pressure, volume, and temperature). At this time, time ts + iPressure Ps + i, Temperature Ts + i(TsTo the resin temperature after the i-hour step), the plate thickness ths + i(Ts, The sheet thickness after i time step), the sheet thickness correction value is ths + i= Th0+ Δ (ts + i). And the element volume correction value is Vs + i= S × ths + iPressure correction value Ps + iIs Vs + iAnd Ts + iCan be obtained by substituting into the relational expression of PVT. Where tsIs the time at the maximum clamping force, th0Is the thickness of each element when the mold is not deformed, δ (ts + i) Is tsAnd i is the displacement amount of each element in the plate thickness direction after i time steps. Note that the first correction processing, that is, when i = 0 (ts) Is a volume correction only, not a pressure correction.
[0036]
Correction pressure P for each elements + iIs calculated, the simulation device 10 stores the pressure corrected for each element in the memory (S110), and reflects the pressure in the pressure analysis at the time of the filling analysis and the pressure-holding analysis. Further, a molding warpage deformation analysis is performed using the analysis result using the corrected (calculated) pressure as an input condition. That is, the residual stress of the resin is calculated based on the corrected pressure and the like, the structural analysis is performed based on the residual stress and the shape of the product (molded product), and the molding warpage deformation analysis of the molded product is performed. Thereafter, it is determined whether or not the preset cooling time has ended (S111). If the cooling time has not ended yet, the process returns to (S108), and the sheet thickness direction of the next time step is determined. The amount of displacement is calculated, and the pressure is corrected based on the time-varying thickness, and is reflected in the analysis. On the other hand, when it is determined that the cooling time has ended, the analysis processing is ended (S112), and the result is output to the output unit 16 as necessary, and the entire simulation is ended.
[0037]
As described above, the timing t at which the mold clamping force is maximizedsBy performing the analysis including the pressure correction in consideration of the elastic recovery of the mold only thereafter, the simulation processing is reduced, and the overall processing time can be reduced.
[0038]
By the way, the method shown in the flowchart of FIG. 3 can significantly reduce the entire processing time by limiting the analysis relating to pressure to a specific range as compared with the conventional simulation. Since the analysis of the structure of the mold is used, the processing time necessarily increases as the size of the molded product increases. Therefore, FIG. 4 shows a simple method of performing a simulation analysis approximately without using a structural analysis of a mold. Even in this simple method, the elastic recovery of the mold is taken into consideration because the timing (t) at which the mold clamping force becomes maximum within the filling time and the holding pressure time after the resin filling into the mold is started.s), And the processing up to the calculation of the maximum mold clamping force is the same as (S100) to (S107) in the flowchart of FIG. 3, and the illustration and description in the flowchart of FIG. 4 are omitted.
[0039]
In the flowchart of FIG. 4, when the maximum mold clamping force is calculated, the time ts + i(TsThen, the amount of bending of the mold at the time after i time step) is obtained (S200). Here, i indicates the lapse of a time step, and i = i0+1 and i0= -1, 0, 1, 2,... Here, the prediction of the amount of bending of the mold is performed not by performing the mold structure analysis every time as in the method shown in FIG. The relationship is shown in a matrix table as shown in FIG. 5, and by referring to the data, the analysis time is shortened while maintaining the analysis accuracy by performing the thickness correction. The matrix table is stored in the database 22.
[0040]
The factors in the matrix table shown in FIG. 5 are based on “die thickness” and “die bending force”, and mold material properties (for example, Young's modulus and Poisson's ratio) and die size (large , Medium size, small size, etc.). The force to bend the mold can be defined by the resin pressure in the mold × the projected area of the molded product.
[0041]
The mold model having a simple structure used at this time includes, for example, four members of a fixed die, a movable die, a fixed die plate, and a movable die plate as shown in FIG. 6A, and as shown in FIG. The amount of bending of the mold according to the thickness of the mold of the part to be actually analyzed can be selected from the matrix table. In addition, by considering the die plate as a factor of the matrix table, it is possible to improve the accuracy of predicting the amount of deflection when using a model having a simple structure. This is because, as shown in FIG. 6B, the bending of the mold extends not only to the fixed die and the movable die but also to the fixed die plate and the movable die plate. The prediction accuracy can be improved by setting the deflection amount in consideration of the above.
[0042]
As described above, the time ts + iAfter obtaining the amount of deflection of the mold, the volume correction for each element (Vs + iIs calculated (S201), and Vs + iAnd Ts + iIs substituted into the relational expression of the PVT resin characteristic to obtain the corrected pressure P for each element.s + iIs calculated (S202). Correction pressure P for each elements + iIs calculated, the simulation device 10 stores the corrected pressure for each element in the memory (S203), and reflects the pressure in the pressure analysis at the time of the filling analysis and the pressure-holding analysis. Further, a molding warpage deformation analysis is performed using the analysis result using the corrected (calculated) pressure as an input condition. That is, the residual stress of the resin is calculated based on the corrected pressure and the like, the structural analysis is performed based on the residual stress and the shape of the product (molded product), and the molding warpage deformation analysis of the molded product is performed. Thereafter, it is determined whether or not the preset cooling time has ended (S204). If the cooling time has not ended yet, the process returns to (S200) and the next time of the next time step is performed. The amount of deflection for each element of the step is calculated, the volume is corrected, then the pressure is corrected, and the result is reflected in the pressure analysis and the warpage analysis. On the other hand, if it is determined that the cooling time has ended, or if it is determined that the cooling time has ended, the analysis process is ended (S205), and the result is output to the output unit 16 as necessary, thereby ending the entire simulation. .
[0043]
As described above, the pressure analysis is further simplified by using the matrix table based on the simplified model prepared in advance without using the structural analysis for the deformation analysis of the mold, and the method shown in the flowchart of FIG. It is possible to increase efficiency, further reduce simulation processing, and significantly reduce the overall processing time.
[0044]
In the above example, the amount of deflection was obtained by referring to a prepared matrix table.However, a necessary numerical value was directly substituted into a regression equation obtained at a stage before the matrix table was created, and the amount of deflection was calculated. This also enables efficient deflection amount calculation. Note that the regression equation can be stored in the database 22, the displacement calculator 20, or the like.
[0045]
In the above-described example, a matrix table showing the relationship between the thickness of the mold and the pressure for bending the mold is created using a simple model, and the time ts + i(TsAlthough the example in which the deflection amount of the mold at the time after the i-th time step is obtained is shown, as shown in FIG. 7, as shown in FIG. Data) may be created in advance and used for acquiring the amount of deflection in (S200) of the flowchart of FIG. In this case, the related table indicating the amount of displacement in the thickness direction with time can be created based on an empirical curve using actual measurement values obtained by attaching a sensor or the like to a similar part. Of course, from the result of the simple configuration analysis using the simple mold model as described above, a related table indicating the displacement amount in the thickness direction due to the time change may be created. These related tables are also stored in the database 22.
[0046]
Further, the resin pressure calculated by the conventional injection molding analysis (analysis not considering the deformation of the mold) in each time step using the deflection amount of the mold obtained from the database as described above is corrected. Good. By performing such processing, it is possible to easily and easily perform a simulation at the time of injection molding in consideration of mold deformation with a light load, and it is possible to significantly reduce the simulation processing time.
[0047]
The matrix shown in FIG. 6 and the association table shown in FIG. 7 may be used independently for each simulation object, or used separately for each element, that is, for each part in the simulation of the same molded article. You may.
[0048]
FIG. 8 shows the analysis results of the pressure of each element in comparison with the actually measured values for reference. That is, it shows how the case where the deformation of the mold is not considered and the case where it is considered as in the present embodiment are different. In FIG. 8, a thick solid line indicates the measured pressure, a line indicated by ● indicates a simulated pressure obtained when the deformation of the mold is not considered, and a line indicated by ▲ indicates the case where the deformation of the mold is considered. Is the simulation pressure obtained. As is clear from FIG. 8, according to the present embodiment, it is possible to realize a very accurate simulation. Then, as described in the present embodiment, the pressure analysis is started by considering the mold deformation from the point where the pressure is affected by the elastic deformation of the mold, that is, from the timing when the mold clamping force is maximized. Simulation time can be significantly reduced.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the pressure analysis taking into account the mold deformation is started from the point where the pressure effect due to the elastic deformation of the mold occurs, that is, the timing at which the mold clamping force is maximized, the analysis taking into account the mold deformation at an appropriate timing Can be performed, and the load of the analysis operation can be significantly reduced. Therefore, the processing time of the simulation for performing the analysis with high accuracy can be easily reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a change in a mold clamping force in an injection molding process.
FIG. 2 is a configuration block diagram of a simulation device that executes an injection molding simulation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of an injection molding simulation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating another procedure of the injection molding simulation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an example of a matrix table used in an injection molding simulation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a mold for explaining factors of a matrix table used in an injection molding simulation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an example of a relation table used in an injection molding simulation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a simulated pressure and a measured pressure in a case where mold deformation is not taken into consideration;
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating that a mold is deformed by injected resin.
[Explanation of symbols]
10 simulation device, 12 input unit, 14 analysis unit, 16 output unit, 18 maximum clamping force detection unit, 20 displacement calculation unit, 22 database.

Claims (7)

充填解析、保圧冷却解析、成形そり変形解析を順次行う射出成形シミュレーション方法であって、
型への樹脂充填開始から充填時間及び保圧時間内に型締力が最大となるタイミングを検出し、この最大タイミングから型変形を考慮した型内樹脂圧力の解析を開始することを特徴とする射出成形シミュレーション方法。
An injection molding simulation method for sequentially performing filling analysis, holding pressure cooling analysis, and molding warpage deformation analysis,
It is characterized by detecting the timing when the mold clamping force becomes maximum within the filling time and the dwelling time from the start of filling the resin into the mold, and starting the analysis of the resin pressure in the mold in consideration of the mold deformation from the maximum timing. Injection molding simulation method.
請求項1記載の方法において、
前記型締力が最大となった以降は、型の弾性回復による成形品の板厚の時系列変化に基づき型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする射出成形シミュレーション方法。
The method of claim 1, wherein
An injection molding simulation method characterized in that after the mold clamping force becomes maximum, the resin pressure in the mold is analyzed based on a time-series change in the thickness of a molded product due to elastic recovery of the mold.
請求項1記載の方法において、
前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎に型の構造解析を行い型の変形量を算出し、当該変形量に基づき樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする射出成形シミュレーション方法。
The method of claim 1, wherein
After the mold clamping force becomes maximum, the mold structural analysis is performed at each time step to calculate the amount of deformation of the mold. An injection molding simulation method characterized by performing pressure analysis.
請求項1記載の方法において、
前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎の型の変形量を、予め準備したモデルから得た型厚と型を撓ませる圧力との関係を示すマトリックス表に基づき推定し、当該推定した変形量に基づいて樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により求められた樹脂圧力の修正を行い型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする射出成形シミュレーション方法。
The method of claim 1, wherein
After the mold clamping force is maximized, the amount of deformation of the mold at each time step is estimated based on a matrix table showing the relationship between the mold thickness and the pressure to deflect the mold obtained from a previously prepared model. An injection molding simulation method comprising correcting a resin pressure obtained by PVT resin characteristic analysis in consideration of a volume change of a resin based on an estimated deformation amount and analyzing a resin pressure in a mold.
請求項1記載の方法において、
前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎の型の変形量を、予め準備したモデルから得た型厚と型を撓ませる圧力との関係を示す回帰式に基づき推定し、当該推定した変形量に基づいて樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により求められた樹脂圧力の修正を行い型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする射出成形シミュレーション方法。
The method of claim 1, wherein
After the mold clamping force is maximized, the amount of deformation of the mold at each time step is estimated based on a regression equation showing the relationship between the mold thickness and the pressure to deflect the mold obtained from a previously prepared model, and An injection molding simulation method comprising correcting a resin pressure obtained by PVT resin characteristic analysis in consideration of a volume change of a resin based on an estimated deformation amount and analyzing a resin pressure in a mold.
請求項1記載の方法において、
前記型締力が最大となった以降は、時間ステップ毎の型の変形量を、予め準備した型の肉厚方向の撓みの実測データに基づき推定し、当該推定した変形量に基づいて樹脂の体積変化を考慮したPVT樹脂特性解析により求められた樹脂圧力の修正を行い型内樹脂圧力の解析を行うことを特徴とする射出成形シミュレーション方法。
The method of claim 1, wherein
After the mold clamping force is maximized, the amount of deformation of the mold at each time step is estimated based on the measured data of the deflection in the thickness direction of the mold prepared in advance, and the resin is deformed based on the estimated amount of deformation. An injection molding simulation method, wherein a resin pressure obtained by a PVT resin characteristic analysis in consideration of a volume change is corrected and an in-mold resin pressure is analyzed.
請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の方法において、
算出した圧力を用いた解析結果を、さらに入力条件として、成形そり変形解析を行うことを特徴とする射出成形シミュレーション方法。
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein
An injection molding simulation method characterized by performing a molding warpage deformation analysis by further using an analysis result using the calculated pressure as an input condition.
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