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
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006015696A JP2006015696A JP2004198054A JP2004198054A JP2006015696A JP 2006015696 A JP2006015696 A JP 2006015696A JP 2004198054 A JP2004198054 A JP 2004198054A JP 2004198054 A JP2004198054 A JP 2004198054A JP 2006015696 A JP2006015696 A JP 2006015696A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- molding
- dimension
- molded product
- molding conditions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/766—Measuring, controlling or regulating the setting or resetting of moulding conditions, e.g. before starting a cycle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/7693—Measuring, controlling or regulating using rheological models of the material in the mould, e.g. finite elements method
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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
【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、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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004198054A JP2006015696A (ja) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004198054A JP2006015696A (ja) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006015696A true JP2006015696A (ja) | 2006-01-19 |
Family
ID=35790348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004198054A Withdrawn JP2006015696A (ja) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006015696A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100998890B1 (ko) | 2008-09-18 | 2010-12-08 | 주식회사 포스코 | 핫프레스 금형 및 그 설계방법 |
CN106960082A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-07-18 | 机械科学研究总院海西(福建)分院 | 一种机械设计辅助系统及应用方法 |
CN114654623A (zh) * | 2020-12-22 | 2022-06-24 | 青岛海信模具有限公司 | 注塑模具反变形修正方法 |
CN116551912A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-08-08 | 丰武光电(苏州)有限公司 | 圆形注塑件注塑圆度保证方法和注塑件 |
-
2004
- 2004-07-05 JP JP2004198054A patent/JP2006015696A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100998890B1 (ko) | 2008-09-18 | 2010-12-08 | 주식회사 포스코 | 핫프레스 금형 및 그 설계방법 |
CN106960082A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-07-18 | 机械科学研究总院海西(福建)分院 | 一种机械设计辅助系统及应用方法 |
CN114654623A (zh) * | 2020-12-22 | 2022-06-24 | 青岛海信模具有限公司 | 注塑模具反变形修正方法 |
CN114654623B (zh) * | 2020-12-22 | 2023-06-23 | 青岛海信模具有限公司 | 注塑模具反变形修正方法 |
CN116551912A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-08-08 | 丰武光电(苏州)有限公司 | 圆形注塑件注塑圆度保证方法和注塑件 |
CN116551912B (zh) * | 2023-07-12 | 2023-09-05 | 丰武光电(苏州)有限公司 | 圆形注塑件注塑圆度保证方法和注塑件 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhao et al. | Recent progress in minimizing the warpage and shrinkage deformations by the optimization of process parameters in plastic injection molding: A review | |
CN111226217B (zh) | 制造设计修改系统 | |
Mohamed et al. | Optimization of fused deposition modeling process parameters: a review of current research and future prospects | |
Moayyedian | Intelligent optimization of mold design and process parameters in injection molding | |
AlKaabneh et al. | A combined analytical hierarchical process (AHP) and Taguchi experimental design (TED) for plastic injection molding process settings | |
US20230347564A1 (en) | Computer-implemented method for controlling and/or monitoring at least one injection molding process | |
Siegbert et al. | Individualized production in die-based manufacturing processes using numerical optimization | |
JPH10138310A (ja) | 射出成形機の最適成形条件決定方法 | |
JP2006015696A (ja) | 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 | |
JP5241310B2 (ja) | 成形品の変形形状の予測方法とその装置、変形形状の予測プログラムとその記憶媒体 | |
CN103826825A (zh) | 变形状态分析方法、树脂成形体变形改善方法、以及树脂成形体轻量化方法 | |
Li et al. | Process optimization and in-mold sensing enabled dimensional prediction for high precision injection molding | |
JP4785587B2 (ja) | 成形条件の設定方法、プログラムおよび射出成形機 | |
JP4018712B2 (ja) | 射出成形品の変形量算出方法、プログラム、記憶媒体、情報処理装置 | |
JP2002052560A (ja) | 射出成形品製造パラメータ決定支援システム | |
JP2007296816A (ja) | 成形条件の設定方法、プログラムおよび射出成形機 | |
Gotlih et al. | Design and Manufacturing of Conformal Cooling Channels for Injection Molding: A Review | |
Kuzman et al. | Determination of manufacturing technologies in mould manufacturing | |
JP5899004B2 (ja) | 成形品そり変形予測装置、成形品そり変形予測方法及び成形品そり変形予測プログラム | |
JP6319595B2 (ja) | 設計支援システム、設計支援方法および設計支援プログラム | |
CN112506979A (zh) | 一种模具设计的推荐方法及装置 | |
JP5889077B2 (ja) | 成形品収縮変形予測装置、成形品収縮変形予測方法及び成形品収縮変形予測プログラム | |
EP4025406B1 (en) | Computer implemented method of designing a molding process | |
Lockett et al. | A knowledge based expert system for moulded part design | |
JP2001243268A (ja) | 最適設計支援装置および方法、並びに最適設計支援プログラムを記録した記録媒体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20060419 |
|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071002 |