JP2006015696A - 金型設計支援方法、プログラム、記憶媒体、及び金型設計支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形安定性が優れた成形条件を取得し、成形条件が変動しても成形品の寸法が寸法公差以内に収まる金型寸法を取得可能とした金型設計支援装置を提供する。
【解決手段】 金型設計支援装置の金型寸法修正プログラムは、データ入力部1、演算部2、評価部3、金型修正判定部4、金型形状修正部5、結果出力部6、制御部7を備える。演算部3は入力された成形条件及び振り幅に基づき樹脂流動解析を行う成形条件を算出し、成形条件を用いて樹脂流動解析を行う。評価部3は樹脂流動解析を基に、評価項目の変動が最小となる成形条件を安定成形条件と判断する。金型形状修正部5は安定的に寸法公差以内で成形可能と判断された場合、樹脂流動解析による安定成形条件で得られた成形品の出来上がり寸法の予測値に繰り返し変動幅を加えても、寸法公差以内に収まるよう金型寸法を修正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形加工において成形品の寸法精度を得るための金型開発技術に関し、特に成形性の評価を行う場合に適用可能な金型設計支援方法、プログラム、記憶媒体、及び金型設計支援装置に関する。

加熱したシリンダ中で熱可塑性樹脂を加熱流動化し、金型中に押し込むことで成形品を製造する射出成形加工では、成形品の寸法精度を得るために最適な成形条件を決定する必要がある。通常、成形条件を決定する際には、実際に射出成形機を使用し成形条件を変更して何度も成形を行うか、もしくは射出成形シミュレーションプログラムを利用し成形条件を変更して何度も仮想実験を行い、その結果に基づいて決定する。このような成形条件を決定する方法として下記のような技術が提案されている。

「加工機械の運転状況最適化システム」では、加工機の設定条件の水準を決め、シミュレーション結果から、重回帰分析を行って品質に対するランクと重み付けを行った評価式に基づいて最適な成形条件を計算している（例えば、特許文献１参照）。

「射出成形機の成形条件最適化法」では、予め試し打ち成形テストを行い、環境変化に由来する成形変数の変動幅を求め、実験計画法に基づき複数の成形条件にて成形テストを行い、得られた成形品に対し、オペレータが目視により概観品質判定を行い、修正プログラムに基づき成形条件を変更して成形テストを繰り返し、最適成形条件を得る成形条件の最適化手法が記載されている（例えば、特許文献２参照）。

「射出成形条件決定装置及び射出成形条件決定方法及びプログラム記憶媒体」では、成形品の収縮率が目標収縮率に一致するよう樹脂温度を変更する方法が記載されている（例えば、特許文献３参照）。

「金型成形装置と金型形状の設計方法」では、流動解析を行い、緩和粘弾性特性を考慮し、最適な成形条件を算出し、更に収縮量を算出し、金型形状を補正する金型設計装置が記載されている（例えば、特許文献４参照）。
特開平６−９１７１５６号公報 特開平１０−２７２６６３号公報 特開２００２−１２７２９５号公報 特開２００１−１９１３３６号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、最適な品質を得ることを目的とした最適化方法であるため、成形条件が変動した場合に品質低下が発生してしまうことを回避できないという問題があった。

また、上記特許文献２記載の技術は、試し打ち成形テストを行ながら且つオペレータが品質判定を行いながら、最適条件を探索していくため、実際の金型が出来上がる前にはこの方法は適用できず、出来上がった金型で可能な範囲での最適な成形条件が得られるだけであり、必要精度が得られない場合には対処できないという問題があった。

また、上記特許文献３記載の技術は、収縮率を目標値に近づける成形条件を得るだけであり、成形安定性の優れた成形条件を得ることもできず、また、決まった金型寸法に対する成形条件を決定するだけであり、成形条件の変更だけでは必要な収縮率が達成できない場合には対処できないという問題があった。

また、上記特許文献４記載の技術は、粘弾性特性を考慮した最適成形条件を算出し、金型形状を補正することを目的としているが、最適成形条件は成形安定性が優れた成形条件ではないため、成形条件が変動した場合に品質低下が発生してしまうことを回避できないという問題があった。

また、上記特許文献１乃至４記載の何れの技術においても、成形条件の変動によって成形品の収縮量が変化するということを考慮していないため、成形品の平均的な寸法精度が所定の寸法精度になっていたとしても、成形品の寸法公差以内に収まるかどうかについては考慮されていないという問題があった。

本発明の目的は、成形安定性が優れた成形条件を取得し、成形条件が変動しても成形品の寸法が寸法公差以内に収まる金型寸法を取得することを可能とした金型設計支援方法、プログラム、記憶媒体、及び金型設計支援装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、射出成形の樹脂流動解析を基に金型の設計支援を行う金型設計支援方法であって、成形条件、成形条件の変動幅、評価対象値を入力する入力工程と、前記入力工程により入力された成形条件及び成形条件の変動幅に基づき、樹脂流動解析を行う成形条件を算出する算出工程と、前記算出工程により算出された成形条件を用いて樹脂流動解析を行う解析工程と、前記解析工程の樹脂流動解析に基づき、評価対象値の変動が最小となる成形条件が安定的に成形可能な安定成形条件であるか否か判断する判断工程とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、前記判断工程では、成形条件の繰り返し変動による成形品の出来上がり寸法とその繰り返し変動幅を予測し、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法と成形品の寸法公差とを比較し、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が前記寸法公差以内に収まる場合、安定的に前記寸法公差以内で成形可能と判断することを特徴とする。

また、本発明は、前記判断工程により安定的に前記寸法公差以内で成形可能と判断された場合、樹脂流動解析による安定成形条件で得られた成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えても、前記寸法公差以内に収まるように金型寸法を修正する修正工程を更に備えることを特徴とする。

また、本発明は、前記修正工程では、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が前記寸法公差以内に収まらない場合、樹脂流動解析で得られた成形品の出来上がり寸法が設計形状になるように金型形状を修正することを特徴とする。

本発明によれば、成形条件及び成形条件の変動幅に基づき、樹脂流動解析を行う成形条件を算出し、成形条件を用いて樹脂流動解析を行い、評価対象値の変動が最小となる成形条件を安定的に成形可能な安定成形条件と判断するので、成形安定性が優れた成形条件を取得することができる。

また、本発明によれば、成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が成形品の寸法公差以内に収まる場合、安定的に寸法公差以内で成形可能と判断するので、成形安定性が優れた成形条件を取得することができる。

また、本発明によれば、安定的に寸法公差以内で成形可能と判断された場合、樹脂流動解析による安定成形条件で得られた成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えても、寸法公差以内に収まるように金型寸法を修正するので、製品寸法が所定の寸法公差以内に収まる金型寸法を取得することができる。

また、本発明によれば、成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が寸法公差以内に収まらない場合、樹脂流動解析で得られた成形品の出来上がり寸法が設計形状になるように金型形状を修正するので、製品寸法が所定の寸法公差以内に収まる金型寸法を取得することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る金型設計支援装置の金型寸法修正プログラムの構成を示す機能ブロック図である。

図１において、金型設計支援装置の金型寸法修正プログラムは、データ入力部１、演算部２、評価部３、金型修正判定部４、金型形状修正部５、結果出力部６、制御部７を備えている。更に、データ入力部１は、形状入力部１ａ、材料データ入力部１ｂ、成形条件入力部１ｃ、成形条件変動幅入力部１ｄ、繰り返し成形条件変動幅入力部１ｅ、評価項目入力部１ｆ、寸法公差入力部１ｇを備えている。評価部３は、安定成形条件評価部３ａ、成形性評価部３ｂを備えている。

本実施の形態では、金型設計支援装置は、ＣＰＵ、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク）、操作部（キーボード、マウス）、表示部（ディスプレイ）等を備えた情報処理装置として構成されており、記憶部に格納された上述の金型寸法修正プログラムをＣＰＵにより実行する。金型設計支援装置で金型寸法修正プログラムを実行することにより、成形品を製造するための金型の製作前に樹脂流動解析（樹脂流動シミュレーション）を実施することで成形性を評価し金型寸法を決定する金型設計支援を行う。

データ入力部１は、オペレータの操作に従い次のような各種データを入力する。形状入力部１ａは、射出成形における樹脂流動解析に使用する金型形状データを入力する。材料データ入力部１ｂは、樹脂流動解析に使用する材料物性データを入力する。成形条件入力部１ｃは、樹脂流動解析に使用する成形条件データを入力する。成形条件変動幅入力部１ｄは、樹脂流動解析に使用する成形条件の振り幅（変動幅：図５参照）を入力する。繰り返し成形条件変動幅入力部１ｅは、同一成形条件を設定しても、繰り返し成形を行うと変動する成形条件の幅を入力する。評価項目入力部１ｆは、安定成形の評価を行う項目を入力する。寸法公差入力部１ｇは、成形品の寸法公差を入力する。

演算部２は、成形条件を成形条件の振り幅で変動させ繰り返し樹脂流動解析を行い、成形品各部の温度履歴、圧力履歴、密度、変位量を計算すると共に、後述の図２及び図３のフローチャートに示す各種算出処理を行う。

評価部３は、次のような評価を行う。安定成形条件評価部３ａは、評価項目入力部１ｆで与えられた評価項目に対し、安定成形の評価を行う。成形性評価部３ｂは、繰り返し成形条件変動幅入力部１ｅで与えられた繰り返し成形による成形条件の変動による成形品寸法の変動と、寸法公差入力部１ｇで与えられた成形品の寸法公差とを比較し、成形性の評価を行う。

金型修正判定部４は、樹脂流動解析によって得られた成形品出来上がり寸法と、繰り返し成形による成形条件の変動による成形品寸法の変動幅と、成形品設計寸法と、寸法公差とに基づいて、金型寸法の修正が必要か否かを判断する。

金型形状修正部５は、与えられた金型寸法及び成形条件で得られる成形品寸法と、繰り返し成形による成形条件の変動による成形品寸法の変動幅と、成形品の寸法公差とに基づいて、金型の寸法の修正量を計算する。また、金型形状修正部５は、樹脂流動解析による安定成形条件で得られた成形品の出来上がり寸法予測値にその繰り返し変動幅を加えても、成形品の寸法公差以内に収まるように金型寸法を修正する。また、金型形状修正部５は、成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が寸法公差以内に収まらない場合、樹脂流動解析で得られた成形品の出来上がり寸法が設計形状になるように金型形状を修正する。

結果出力部６は、最終的に得られた金型寸法のデータをファイルとして出力する。尚、金型寸法のデータを金型設計支援装置の表示部に表示することも可能である。

制御部７は、図１の各部の制御を行う。制御部７は、データ入力部１から入力されたデータから、演算部２で計算するために必要な複数条件のデータを生成し、演算部２にて繰り返し演算を行わせ、その結果を評価部３の安定成形条件評価部３ａへ渡して安定成形の評価を行わせ、その評価結果に応じ、金型修正判定部４にデータを渡して金型形状の修正が必要か否かの判定を行わせる。

金型形状の修正が不要と判断された場合には、制御部７は、結果出力部６へデータを渡して結果の出力をさせる。金型寸法の修正が必要と判断された場合には、制御部７は、金型形状修正部５にデータを渡して金型寸法の修正値を計算させ、引き続き演算部２にて再度計算を行わせ、更に評価部３の成形性評価部３ｂにデータを渡して成形性の評価を行わせ、更に金型修正判定部４にて金型形状の修正が必要か否かの判定を行わせる。以上の手順を金型形状修正が必要なくなるまで繰り返す。

次に、本実施の形態の金型寸法修正プログラムの動作を図１乃至図１７を参照しながら詳細に説明する。

図２及び図３は、金型寸法修正方法の流れを示すフローチャートである。

図２及び図３において、まず、ステップＳ１では、制御部７は、形状入力部１ａから入力された、樹脂流動シミュレーションが可能なシミュレーション用形状モデルを読み込む。シミュレーション用形状モデルの例を図４に示す。

図４は、円筒形状を有する成形品部１１にスプルランナ形状部１２を付加したシミュレーション用形状モデルを示す図である。成形品部１１はシェル要素でモデル化されており、スプルランナ形状部１２は３次元ビーム要素でモデル化されている。シェル要素にはその断面形状データとして板厚を与え、３次元ビーム要素にはその断面形状データとして直径を与えてある。なお、図４に示すシミュレーション用形状モデルはシェル要素及び３次元ビーム要素で構成されているが、多面体（４面体、５面体、６面体）のソリッド要素を用いても良い。

ステップＳ２では、制御部７は、成形条件入力部１ｃから入力された、樹脂流動解析に使用する成形条件を読み込む。

ステップＳ３では、制御部７は、成形条件変動幅入力部１ｄから入力された、樹脂流動解析に使用する成形条件の振り幅を読み込む。成形条件及び成形条件の振り幅の例を図５に示す。

図５は、成形条件及び成形条件の振り幅の例を示す図である。項目（樹脂名、溶融時樹脂温度、充填時間、保圧時間、保圧値、型内冷却時間、キャビティ表面温度）毎に、成形条件と振り幅（温度幅、時間幅、圧力幅）が設定されている。

ステップＳ４では、制御部７は、評価項目入力部１ｆから入力された、安定成形の評価を行う評価項目（評価対象値に対応）を読み込む。評価項目の位置と形状を図６に示す。

図６（ａ）は、安定成形の評価項目の位置を示す図、図６（ｂ）は、評価項目の位置の直径の形状を示す図である。図６（ａ）に示すように、評価項目の位置の直径Ｄ０の最大径と最小径の差を本実施の形態の評価項目とした。図６（ｂ）は、評価項目の位置の直径Ｄ０の形状を軸方向から見た状態を示している。図６（ｂ）に示す例では、金型形状で直径３０．０７５ｍｍの位置を収縮量０とし、成形品の出来上がり形状の平均径は１５．０１８ｍｍであり、収縮率を０．２５％とすると成形品の出来上がり寸法は１５ｍｍとなる。

設計形状図では直径Ｄ０の部分であるが、樹脂流動シミュレーションで得られる成形品の出来上がり形状は円ではないため、樹脂流動シミュレーションで得られた成形品の出来上がり形状からその中心位置を算出し、その中心位置から成形品の出来上がり形状に接する円を作成し、最も径の小さい内接円（図６（ｂ）の内周側の細い実線の円）と最も径の大きい外接円（図６（ｂ）の外周側の細い実線の円）との差を本実施の形態の評価項目とすることとした。

ステップＳ５では、制御部７は、上記ステップＳ２及びステップＳ３でそれぞれ読み込んだ成形条件及び成形条件の振り幅を基に、演算部２により樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を算出する。図５に示した成形条件及び成形条件の振り幅を基に、ステップＳ５にて算出した樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を図７に示す。

図７は、成形条件及び成形条件の振り幅から算出した樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を示す図である。本実施の形態では、樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を実験計画法に基づき１８作成した。成形条件１〜１８は、図示の各数値を有する溶融樹脂温度、充填時間、保圧時間、保圧値、キャビティ表面温度から構成されている。

ステップＳ６では、制御部７は、上記ステップＳ５で算出した樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を用い、演算部２により成形条件を振り幅で変動させ繰り返し樹脂流動シミュレーションを実施する。即ち、射出成形中における成形条件の変動を考慮し、成形条件をパラメータとして変動させ、繰り返し樹脂流動シミュレーションを実施する。上記ステップＳＳ４で読み込んだ評価項目を計算した結果を図８に示す。

ステップＳ７では、制御部７は、上記ステップＳ６で得られた樹脂流動シミュレーションの結果を基に、演算部２により成形条件と評価項目の応答関数を算出する。

図８（ａ）は、樹脂流動シミュレーションの実施結果を示す図、図８（ｂ）は、成形条件と評価項目の応答関数を示す図である。図８（ａ）に示すように、成形条件１〜１８は、溶融樹脂温度、充填時間、保圧時間、保圧値、キャビティ表面温度、評価項目の位置の直径Ｄ０の最大径と最小径の差から構成されている。また、図８（ｂ）に示すように、作成した評価項目を表す応答関数Funcは、各成形条件をパラメータとしており、式中のパラメータは溶融樹脂温度Ａ，充填時間Ｂ、保圧時間Ｃ、保圧値Ｄ、キャビティ表面温度Ｅである。

ステップＳ８では、制御部７は、上記ステップＳ７で得られた応答関数から、演算部２により評価項目の変動が最小となる成形条件を算出し、安定成形条件評価部３ａにより該成形条件を安定的に成形可能な安定成形条件と判断する。ステップＳ８で得られた評価項目の変動が最小となる成形条件を図９に示す。

図９は、評価項目の変動が最小となる成形条件を示す図である。本実施の形態では、評価項目の変動が最小となる成形条件として保圧時間Ｃと保圧値Ｄが示されている。

ステップＳ９では、制御部７は、繰り返し成形条件変動幅入力部１ｅから入力された、成形条件の繰り返し変動幅を読み込む。成形条件の繰り返し変動幅は、同一の成形条件を設定した場合に実際の成形条件が変動する幅を表しており、射出成形機の性能を示している。成形条件の繰り返し変動幅を図１０に示す。

図１０は、成形条件の繰り返し変動幅を示す図である。成形条件（溶融樹脂温度、充填時間、保圧時間、保圧値、キャビティ表面温度）毎に繰り返し変動幅が示されている。

ステップＳ１０では、制御部７は、上記ステップＳ８で得られた評価項目の変動が最小となる成形条件と、上記ステップＳ９で読み込んだ成形条件の繰り返し変動幅から、演算部２により計算する成形条件を算出する。ステップＳ９で算出した成形条件を図１１に示す。

図１１は、成形条件の繰り返し変動幅から算出した樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を示す図である。樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件１〜１８は、図示の各数値を有する溶融樹脂温度、充填時間、保圧時間、保圧値、キャビティ表面温度から構成されている。

ステップＳ１１では、制御部７は、形状入力部１ａから入力された成形品各部の設計値と、寸法公差入力部１ｇから入力された成形品各部の寸法公差を読み込む。成形品各部の設計寸法と寸法公差を図１２に示す。

図１２は、成形品各部の設計寸法と寸法公差を示す図である。成形品の直径Ｄ１の設計寸法は３０ｍｍ、寸法公差は２０μｍ、成形品の長さＬ１の設計寸法は３０ｍｍ、寸法公差は０．０５ｍｍである。

ステップＳ１２では、制御部７は、上記ステップＳ１０で算出した成形条件に基づいて演算部２により樹脂流動シミュレーションを実施し、成形品の出来上がり寸法を算出する。本実施の形態では、見込み収縮率０．２５％を用い、成形品の寸法Ｄ０、Ｌ０の設計値が３０ｍｍになるように金型形状寸法Ｄ１、Ｌ１を３０．０７５ｍｍとし、樹脂流動シミュレーションを実施した。得られた樹脂流動シミュレーションの結果を基に、Ｄ１、Ｌ１の出来上がり寸法を算出した結果及び成形条件をパラメータとしたＤ１、Ｌ１の応答関数を図１３に示す。また、Ｄ１部の最大最小径の差を図１４に示す。

図１３（ａ）は、初期金型寸法を基に樹脂流動シミュレーションを実施して得られた成形品の出来上がり寸法Ｄ１、Ｌ１を示す図、図１３（ｂ）は、成形条件の繰り返し変動幅から算出した成形品の出来上がり寸法予測値Ｄ１、Ｌ１の変動を示す図、図１３（ｃ）は、成形品の出来上がり寸法Ｄ１、Ｌ１の応答関数を示す図である。

図１４は、応答関数を用い成形条件を変動させた場合の出来上がり寸法Ｄ１、Ｌ１と径方向の収縮差を示す図である。

ステップＳ１３では、制御部７は、成形条件の繰り返し変動による成形品の出来上がり寸法予測値とその繰り返し変動幅と成形品の設計値と寸法公差から、成形品の出来上がり寸法予測値にその繰り返し変動幅を加えた寸法が成形品の設計値の寸法公差以内に収まるか否かを、安定成形条件評価部３ａにより判断する。上記寸法が公差以内に収まる場合には、安定的に寸法公差以内で成形可能であり金型寸法の修正は必要なしと金型修正判定部４により判断し、ステップＳ１７へ進む。上記寸法が公差以内に収まらない場合には、金型寸法の修正が必要ありと金型修正判定部４により判断し、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、制御部７は、金型寸法の修正が必要ありと判断された場合に、演算部２により金型寸法の修正値を算出する。金型寸法の修正値の算出方法と、初期金型寸法を用いた場合の成形品出来上がり寸法の予測値と成形品の設計値の公差以内に収まるか否かの判断結果を図１５に示す。

図１５（ａ）は、金型寸法の修正値の算出方法を示す図、図１５（ｂ）は、金型寸法の修正値を示す図である。図１５（ａ）に示すように、「成形品寸法の中央値」は、「成形品の寸法の最大値」に「成形品の寸法の最小値」を加算した値の１／２である。また、「成形条件の変動による変動幅」は、「成形品の寸法の最大値」から「成形品の寸法の最小値」を減算した値の１／２である。また、「成形品設計寸法」から「成形品寸法の中央値」を減算することで「設計値からの偏差」を算出し、「金型寸法」に「設計値からの偏差」を加算することで「金型寸法修正値」を算出する。

図１５（ｂ）では、算出結果から、Ｄ１は寸法公差以内に収まらないが、Ｌ１は寸法公差以内に収まることが示されており、更に金型寸法の修正値も示されている。本実施の形態では、成形品の径方向の収縮差が９．７６μｍあるため、径の修正のみで寸法公差２０μｍ以内に収めるためには、成形条件の変動による変動幅を１０．２４μｍ（＝２０−９．７６）以内に抑える必要がある。尚、寸法公差を２０μｍに設定しているためＤ１は寸法公差以内に収まらないが、寸法公差を例えば２５μｍに設定すればＤ１は寸法公差以内に収めることができる。

ステップＳ１５では、制御部７は、金型修正判定部４により金型寸法の修正による寸法変更量がゼロかどうかを判断する。寸法変更量がゼロでない場合はステップＳ１６へ進む。寸法変更量がゼロである場合は、金型寸法を修正してもこれ以上成形品の出来上がり寸法が設計値の公差以内に収まるように修正することが不可能であることを示しており、ステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８では、制御部７は、上記ステップＳ１５で寸法変更量がゼロであると判断されたことに伴い、演算部２により金型の修正形状を算出し、算出結果を結果出力部６により出力した後、計算を終了する。

ステップＳ１６では、制御部７は、上記ステップＳ１５で寸法変更量がゼロでないと判断されたことに伴い、金型形状修正部５により上記ステップＳ１４で算出した金型寸法修正値にシミュレーション用形状モデルを修正し、上記ステップＳ１２に戻り演算部２により計算を継続する。

ステップＳ１７では、制御部７は、上記ステップＳ１３で金型寸法の修正は必要なしと判断されたことに伴い、上記ステップＳ１２で算出した成形品の出来上がり寸法（シミュレーション用形状モデルの寸法）を結果出力部６により出力した後、計算を終了する。

本実施の形態では、繰り返し計算を行った結果、上記ステップＳ１５において、金型寸法を修正してもこれ以上成形品の出来上がり寸法が設計値の公差以内に収まるよう修正不可能と判断された。その時の金型寸法の修正値と成形条件の変動による変動幅を図１６に示す。

図１６は、金型寸法の修正値と成形条件の変動による変動幅を示す図である。上記図１４より成形品の径方向の収縮差が最大で９．７６（μｍ）発生することが判明している。上述したように、径の修正のみで寸法公差２０μｍ以内に収めるためには、成形条件の変動による変動幅を１０．２４μｍ以内に抑える必要があるが、成形条件の変動による径方向の変動幅は１１．８７μｍ発生しているため、Ｄ１は寸法公差２０μｍを超えることが判る。

上記ステップＳ１８は、成形品の出来上がり形状が設計形状になるように金型形状を場所ごとに変える処理である。本実施の形態では、評価位置の成形品形状は円であるため、成形品の出来上がり形状が円形状になるように金型形状を変更する。成形品の出来上がり形状が設計形状になるよう金型形状を変更する方法を図１７に示す。

図１７は、金型形状を逆補正する方法を示す図である。図中Ａは樹脂流動シミュレーションで得られた成形品出来上がり形状、Ｂは樹脂流動シミュレーションで得られた金型形状、Ｃは出来上がり成形品寸法予測値の変動幅の中央値とする。

まず、樹脂流動シミュレーションで得られた金型形状（金型寸法）Ｂと成形品出来上がり形状（成形品寸法）Ａの差（収縮量）Ｄを算出する。次に、成形品寸法予測値の中央値Ｃに、「成形品寸法予測値の中央値Ｃから樹脂流動シミュレーションで得られた成形品出来上がり形状Ａまでの距離」の符号を反転して加えることで、逆補正した形状Ｅを得る。次に、逆補正して得られた形状Ｅに、樹脂流動シミュレーションで得られた金型寸法と成形品寸法の差（収縮量）Ｄを加え、成形品の出来上がり形状が設計形状になる金型形状Ｆを得る。

本実施の形態では、図１６に示したＬ１の金型寸法及び図１７に示した成形品の出来上がり形状が設計形状になる金型形状Ｆを得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、成形条件及び成形条件の変動幅に基づき、樹脂流動解析を行う成形条件を算出し、成形条件を用いて樹脂流動解析を行い、評価対象値の変動が最小となる成形条件を安定的に成形可能な安定成形条件と判断するので、成形安定性が優れた成形条件を取得することができる。

また、成形品の出来上がり寸法に変動幅を加えた寸法が成形品の寸法公差以内に収まる場合、安定的に寸法公差以内で成形可能と判断するので、成形安定性が優れた成形条件を取得することができる。

また、安定的に寸法公差以内で成形可能と判断された場合、樹脂流動解析による安定成形条件で得られた成形品の出来上がり寸法の予測値に繰り返し変動幅を加えても、寸法公差以内に収まるように金型寸法を修正するので、製品寸法が所定の寸法公差以内に収まる金型寸法を取得することができる。

また、成形品の出来上がり寸法に変動幅を加えた寸法が寸法公差以内に収まらない場合、樹脂流動解析で得られた成形品の出来上がり寸法が設計形状になるように金型形状を修正するので、製品寸法が所定の寸法公差以内に収まる金型寸法を取得することができる。

また、成形条件の変動による成形品の寸法変化が成形品の寸法公差以内に収まらなかった場合には、寸法公差以内に寸法変化量を収めることは困難であるため、寸法公差以内に成形品の寸法変動を抑えるために必要な成形条件の変動幅を得ることができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、成形条件を構成する項目として、樹脂、溶融時樹脂温度、充填時間、保圧時間、保圧値、型内冷却時間、キャビティ表面温度を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、成形条件を構成する項目として、上記各項目の中から任意の項目を選択してもよく、或いは、他の項目を追加してもよい。

上記実施の形態では、評価項目の位置の直径Ｄ０の最大径と最小径の差を評価項目とした場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で評価項目を設定することが可能である。

本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（図２及び図３のフローチャート）をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが該供給されたプログラムを読出して実行することによって、達成することができる。

この場合、上記プログラムは、該プログラムを記録した記憶媒体から直接供給されるか、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。

上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳ（オペレーティングシステム）に供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

また、本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが記憶媒体に記憶されたプログラムを読出して実行することによっても、達成することができる。

この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現すると共に、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。

プログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（登録商標）、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等がある。

上述した実施の形態の機能は、コンピュータから読出されたプログラムコードを実行することによるばかりでなく、コンピュータ上で稼動するＯＳ等がプログラムコードの指示に基づいて実際の処理の一部又は全部を行うことによっても実現することができる。

本発明の実施の形態に係る金型設計支援装置の金型寸法修正プログラムの構成を示す機能ブロック図である。 金型寸法修正方法の流れを示すフローチャートである。 図２のフローチャートの続きである。 円筒形状を有する成形品部にスプルランナ形状部を付加したシミュレーション用形状モデルを示す図である。 成形条件及び成形条件の振り幅の例を示す図である。 （ａ）は安定成形の評価項目の位置を示す図、（ｂ）は評価項目の位置の直径の形状を示す図である。 成形条件及び成形条件の振り幅から算出した樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を示す図である。 （ａ）は樹脂流動シミュレーションの実施結果を示す図、（ｂ）は成形条件と評価項目の応答関数を示す図である。 評価項目の変動が最小となる成形条件を示す図である。 成形条件の繰り返し変動幅を示す図である。 成形条件の繰り返し変動幅から算出した樹脂流動シミュレーションを実施する成形条件を示す図である。 成形品各部の設計寸法と寸法公差を示す図である。 （ａ）は初期金型寸法を基に樹脂流動シミュレーションを実施して得られた成形品の出来上がり寸法を示す図、（ｂ）は成形条件の繰り返し変動幅から算出した成形品の出来上がり寸法の変動を示す図、（ｃ）は成形品の出来上がり寸法の応答関数を示す図である。 応答関数を用い成形条件を変動させた場合の出来上がり寸法と径方向の収縮差を示す図である。 （ａ）は金型寸法の修正値の算出方法を示す図、（ｂ）は金型寸法の修正値を示す図である。 金型寸法の修正値と成形条件の変動による変動幅を示す図である。 金型形状を逆補正する方法を示す図である。

符号の説明

１ データ入力部（入力機能に対応）
１ａ 形状入力部
１ｂ 材料データ入力部
１ｃ 成形条件入力部
１ｄ 成形条件変動幅入力部
１ｅ 繰り返し成形条件変動幅入力部
１ｆ 評価項目入力部
１ｇ 寸法公差入力部
２ 演算部（算出機能に対応）
３ 評価部
３ａ 安定成形条件評価部（判断機能に対応）
３ｂ 成形性評価部
４ 金型修正判定部
５ 金型形状修正部（修正機能に対応）
６ 結果出力部
７ 制御部

Claims (11)

1. 射出成形の樹脂流動解析を基に金型の設計支援を行う金型設計支援方法であって、
   成形条件、成形条件の変動幅、評価対象値を入力する入力工程と、
   前記入力工程により入力された成形条件及び成形条件の変動幅に基づき、樹脂流動解析を行う成形条件を算出する算出工程と、
   前記算出工程により算出された成形条件を用いて樹脂流動解析を行う解析工程と、
   前記解析工程の樹脂流動解析に基づき、評価対象値の変動が最小となる成形条件が安定的に成形可能な安定成形条件であるか否か判断する判断工程とを備えることを特徴とする金型設計支援方法。
2. 前記判断工程では、成形条件の繰り返し変動による成形品の出来上がり寸法とその繰り返し変動幅を予測し、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法と成形品の寸法公差とを比較し、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が前記寸法公差以内に収まる場合、安定的に前記寸法公差以内で成形可能と判断することを特徴とする請求項１記載の金型設計支援方法。
3. 前記判断工程により安定的に前記寸法公差以内で成形可能と判断された場合、樹脂流動解析による安定成形条件で得られた成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えても、前記寸法公差以内に収まるように金型寸法を修正する修正工程を更に備えることを特徴とする請求項２記載の金型設計支援方法。
4. 前記修正工程では、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が前記寸法公差以内に収まらない場合、樹脂流動解析で得られた成形品の出来上がり寸法が設計形状になるように金型形状を修正することを特徴とする請求項３記載の金型設計支援方法。
5. 前記成形条件を構成する項目は、樹脂、溶融時樹脂温度、充填時間、保圧時間、保圧値、型内冷却時間、キャビティ表面温度を含む群から選択されることを特徴とする請求項１記載の金型設計支援方法。
6. 射出成形の樹脂流動解析を基に金型の設計支援を行うプログラムであって、
   成形条件、成形条件の変動幅、評価対象値を入力する入力機能と、
   前記入力機能により入力された成形条件及び成形条件の変動幅に基づき、樹脂流動解析を行う成形条件を算出する算出機能と、
   前記算出機能により算出された成形条件を用いて樹脂流動解析を行う解析機能と、
   前記解析機能の樹脂流動解析に基づき、評価対象値の変動が最小となる成形条件が安定的に成形可能な安定成形条件であるか否か判断する判断機能を、
   コンピュータに実現させることを特徴とするプログラム。
7. 前記判断機能は、成形条件の繰り返し変動による成形品の出来上がり寸法とその繰り返し変動幅を予測し、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法と成形品の寸法公差とを比較し、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が前記寸法公差以内に収まる場合、安定的に前記寸法公差以内で成形可能と判断することを特徴とする請求項６記載のプログラム。
8. 前記判断機能により安定的に前記寸法公差以内で成形可能と判断された場合、樹脂流動解析による安定成形条件で得られた成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えても、前記寸法公差以内に収まるように金型寸法を修正する修正機能をコンピュータに実現させることを特徴とする請求項７記載のプログラム。
9. 前記修正機能は、前記成形品の出来上がり寸法予測値に繰り返し変動幅を加えた寸法が前記寸法公差以内に収まらない場合、樹脂流動解析で得られた成形品の出来上がり寸法が設計形状になるように金型形状を修正することを特徴とする請求項８記載のプログラム。
10. 前記請求項６乃至９の何れかに記載のプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
11. 前記請求項６乃至９の何れかに記載のプログラムに基づき金型の設計支援を行うことを特徴とする金型設計支援装置。

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