JP2006142678A

JP2006142678A - 金型製作方法

Info

Publication number: JP2006142678A
Application number: JP2004336727A
Authority: JP
Inventors: Kenta Ichikawa; 健太市川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ形状などの解析値と実際に成形した場合との差によって補正した形状による金型製作方法を提供する。
【解決手段】樹脂成形用金型製作方法において、所定の入力およびパラメータから樹脂流動解析によってキャビティ内各部の樹脂充填完了時間を求め、キャビティ内各部での樹脂充填完了時間が等しくなる形状を定め、試験金型により成形し、実測した樹脂充填状態からキャビティ特定部分に対する他のキャビティ部分の樹脂充填比率を算出し、上記解析によりキャビティ特定部分と他のキャビティ部分との樹脂充填比率の変化を求め、上記変化率を実測による樹脂充填比率から導出した補正比率で補正し、その変化率が１となるときの成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状データと成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状データで金型を製作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成形用金型を製作する金型製作方法、詳細には流動支援ランナを持つ１個取りの射出成形用金型の製作方法に関するものである。

従来、射出成形用金型においては、樹脂がゲートを通じてキャビティ内各部に充填されるが、キャビティ内各部への樹脂充填完了時間が異なると充填バランスが悪くなり、充填が遅い部分へ樹脂を流そうとするために樹脂圧力の増大をもたらし、より大きな型締力が必要となることが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
小さな型締力で成形できる金型とするには、キャビティ内各部への樹脂充填完了が同時となるように、金型を設計製作することが必要となる。このため、樹脂の金型内における流動状態について樹脂流動解析によるシミュレーションを行なって、成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を設計することが行なわれている。
特許第２８２８８９７号特開平１０−２０７９３３号公報

しかしながら、シミュレーションにおいて、キャビティ内各部への樹脂充填完了時間が同じとなる計算結果が出るものにおいても、この設計に基づいて製作した金型で実際に成形した場合、解析条件に含まれていない他の要因や解析誤差により、樹脂充填完了時間が同じとならないことが多い。このため、樹脂充填完了時間を同じとするためには金型の修正加工が何度も必要になっているのが現状である。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、解析によって得られた成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を実際に成形した場合と解析値との差によって補正することで最終的な形状を得て金型を製作する金型製作方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、樹脂成形用の金型を製作する金型製作方法において、所定の入力およびパラメータから樹脂流動解析によってキャビティ内各部の樹脂充填完了時間を求め、キャビティ内各部での樹脂充填完了時間が等しくなる形状を定め、試験金型を作成して成形を行ない、実測した樹脂充填状態からキャビティの特定部分に対する他のキャビティ部分の樹脂充填比率を算出し、上記解析を行なうことで、キャビティの特定部分と他のキャビティ部分との樹脂充填比率の変化を求め、上記変化率を実測による樹脂充填比率から導出した補正比率で補正し、補正した変化率が１となるときの成形品キャビティに至る樹脂流路の形状データと成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状データで金型を製作する金型製作方法を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記樹脂流動解析によってキャビティ内各部の樹脂充填完了時間を求めて、キャビティ内各部での樹脂充填完了時間が等しくなる成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を定めるにあたって、成形サイクルタイムを最小とする条件の基に成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を定めている請求項１記載の金型の製作方法を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記成形品形状を固定入力値とし、前記成形品キャビティに至る樹脂流路の形状データと成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状データをパラメータとする請求項１または２記載の金型製作方法を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記成形品形状と前記成形品キャビティに至る樹脂流路の形状データを固定入力値とし、成形品外で前記成形品キャビティを繋ぐ前記流動支援ランナの形状データをパラメータとする請求項１または２または３記載の金型製作方法を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、試験金型での成形により、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたって、樹脂充填量を変化させた成形品から樹脂充填状態を実測する請求項１記載の金型製作方法を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、試験金型での成形により、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたって、金型内に設置したセンサを用いて樹脂充填状態を実測する請求項１記載の金型製作方法を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、前記センサが前記金型に埋め込み式である請求項６記載の金型製作方法を特徴とする。

本発明によれば、解析によって得られた成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を実際に成形した場合と解析値との差によって補正することで最終的な形状を得て金型を製作するため、実際の成形時における金型内での樹脂の流れを考慮したものとすることができ、成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を何度も修正加工しなくても、キャビティ内各部への樹脂充填完了時間を同時とすることができる金型を製作することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による金型製作方法に係る成形品形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状、センサについて示す説明図（キャビティ部の横断面図）である。図２は成形品キャビティに至る樹脂流路の形状について示す説明図（図１のキャビティ部のＡ−Ａに沿った縦断面図）である。
以下、本発明の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。本発明においては、目的とする成形品を得るための金型設計を、流動解析によりキャビティ内各部への樹脂充填が同時に完了するようにする。
つまり、成形品形状１のデータ、すなわち金型キャビティＣの形状データ、粘度や密度、比熱等の樹脂データ、樹脂温度や金型温度、射出時間、保圧等の成形条件データ、熱伝導率や比熱などの金型特性などから、成形品を形成するキャビティＣの形状データ、成形品キャビティＣに至る樹脂流路２の形状データ、成形品外（キャビティ外）で成形品キャビティＣを繋ぐ流動支援ランナ３の形状データをパラメータとして使用する。流動支援ランナ３は、図１に示すように樹脂が同時に満たされにくい複雑な形状部Ｃ−１、Ｃ−２を有したキャビティにおいて、各形状部の離間した部分間をバイパスするために形成される樹脂流路である。
これらのパラメータから流動解析によりキャビティＣの各部における樹脂充填完了時間を求めるとともに、これらの値がキャビティ内の各部において同時となるように、キャビティ内各部へ至る成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を決定する。

上記の流動解析は樹脂流動に関わる運動方程式とエネルギ方程式により行なわれ、成形樹脂の流動状態を位置および時間の関数として求めるものであり、樹脂圧力と樹脂の粘度を求めることができる。これにより、ゲート６から充填された樹脂のキャビティ内各部における圧力損失値と充填完了時間を求めることができる。
上記のように圧力損失値と充填完了時間が同時となる金型設計により試験金型を製作し、この試験金型により実際の成形を行なうことで、キャビティ内の各部への樹脂の充填状態を第１センサ４、第２センサ５（圧力センサ、温度センサ、その他、樹脂の充填状態を検知できる任意のセンサ）を用いて実測し、充填比率を調べる。
また、上記成形品形状１を固定し、成形品キャビティＣに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を変更して充填比率がどのように変化するかを、上記流動解析を用いて調べる。
上記調査によって得られた充填比率を用いて、実際に成形を行なうことによって得られた充填比率となるように補正し、キャビティ内各部への充填完了時が同時となるように、成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を変更する。
また、上記成形品形状１と、成形品キャビティＣに至る樹脂流路２の形状を固定した場合も同様に、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を変更して充填比率がどのように変化するかを、上記流動解析を用いて調べる。
上記調査によって得られた充填比率を用いて、実際に成形を行なうことによって得られた充填比率となるように補正し、キャビティ内各部への充填完了時が同時となるように、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を変更する。
これらは流動解析によって得られた形状を実際に成形した場合と解析値との差から補正しているため、この形状で金型を製作することで、確実にキャビティ内各部への充填完了時間が同時となるものを得ることができる。また、ここで製作する金型は試験金型の修正でもよいので、金型の修正加工が少なくて済む。

本発明の射出成形用金型の製作方法の第１の実施の形態は、樹脂特性や金型特性、成形条件等を入力とし、成形品形状１や成形品キャビティＣに至る樹脂流路２の形状データ、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状データをパラメータとする樹脂流動解析によってキャビティ内各部への樹脂充填完了時間を求める。
キャビティ内各部での樹脂充填完了時間が等しくなる成形品形状１や、成形品キャビティＣに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を定め、成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状の試験金型を作成して成形を行ないキャビティ内各部への樹脂充填状態を実測する。
実測した樹脂充填状態からキャビティの特定部分に対する他のキャビティ部分の樹脂充填比率を算出し、上記キャビティの特定部分の成形品形状１と上記キャビティの特定部分に至る樹脂流路２の形状を固定とし、他のキャビティ部分の成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を変更して上記解析を行なう。
これによってキャビティの特定部分と他のキャビティ部分との樹脂充填比率の変化を求め、上記変化率を実測による樹脂充填比率から導出した補正比率で補正し、補正した変化率が１となるときの成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状データと成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状データに基づいて金型を製作する。
金型製作方法のこの第１の実施の形態においては、解析によって得られた成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を実際に成形した場合と解析値との差によって補正することで、最終的な形状を得て金型を製作するため、実際の成形時における金型内での樹脂の流れを考慮したものとすることができる。
また、成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を何度も修正加工しなくても、キャビティ内各部への樹脂充填完了時間を同時とする金型を製作することができる。

本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態の樹脂特性や金型特性、成形条件等を入力値とし、成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状データ、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状データをパラメータとする樹脂流動解析によってキャビティ内各部の樹脂充填完了時間を求める。
キャビティ内各部での樹脂充填完了時間が等しくなる成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を定める。このさい、成形サイクルタイムを最小とする条件のもとに成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を定めている。
第２の実施の形態の金型製作方法においては、キャビティ内各部への樹脂充填完了時間を同時とするにあたり、成形サイクルタイムを最小にするという条件で成形品形状１や成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を決定すれば、成形サイクルタイムを最小とし、かつ樹脂充填時間が同時となる金型を得ることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１および第２の実施の形態の成形品形状１を固定入力値とし、成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状データと成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状データをパラメータとする。
第３の実施の形態の金型製作方法においては、成形品形状１を変更せずに成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を対象として解析および補正を実施する場合、対象を限定することにより、解析時間の短縮を図ることができる。さらに、成形品形状１を変更しないため、変更の自由度が増す。

第４の実施の形態では、第１〜第３の実施の形態の成形品形状１と成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状データを固定入力値とし、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状データをパラメータとする。
第４の実施の形態の金型製作方法においては、成形品形状１と成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状を変更せずに成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ３の形状を対象として解析および補正を実施する場合、対象を限定することにより、解析時間の短縮を図ることができる。
さらに、成形品形状を変更しないため変更の自由度が増し、成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状を変更しないため、成形品キャビティに至る樹脂流路２の形状に制約があっても適用できる。
第５の実施の形態では、第１の実施の形態の試験金型での成形により、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたって、樹脂充填量を変化させた成形品から樹脂充填状態を実測する。
第５の実施の形態の金型製作方法においては、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたり、樹脂充填量を変化させて成形した成形品から樹脂充填状態を実測するときに、充填比率をより正確に求めることができる。
第６の実施の形態では、第１の実施の形態の試験金型での成形により、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたって、金型内に設置したセンサを用いて樹脂充填状態を実測する。
第６の実施の形態の金型製作方法においては、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたり、金型内に設置したセンサを用いて樹脂充填状態を実測するときに、充填比率をより正確にかつ即時に求めることができる。
第７の実施の形態では、第６の実施の形態の試験金型での成形により、センサを金型に埋め込み式で配置する。第７の実施の形態の金型製作方法においては、センサを金型に埋め込み式とすることにより、センサを取り外すこと無く、試験金型の修正により最終金型を得ることができる。

本発明による金型製作方法に示す成形品形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状、センサについて示す説明図。成形品キャビティに至る樹脂流路の形状について示す説明図。

符号の説明

１成形品形状
２成形品キャビティに至る樹脂流路
３成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナ
４第１センサ
５第２センサ
６ゲート

Claims

樹脂成形用の金型を製作する金型製作方法において、所定の入力値およびパラメータから樹脂流動解析によってキャビティ内各部の樹脂充填完了時間を求め、キャビティ内各部での樹脂充填完了時間が等しくなる形状を定め、試験金型を作成して成形を行ない、実測した樹脂充填状態からキャビティの特定部分に対する他のキャビティ部分の樹脂充填比率を算出し、上記解析を行なうことで、キャビティの特定部分とキャビティの他の部分との樹脂充填比率の変化を求め、上記変化率を実測による樹脂充填比率から導出した補正比率で補正し、補正した変化率が１となるときの成形品キャビティに至る樹脂流路の形状データと成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状データに基づいて金型を製作することを特徴とする金型製作方法。
前記樹脂流動解析によってキャビティ内各部の樹脂充填完了時間を求めて、キャビティ内各部での樹脂充填完了時間が等しくなる成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を定めるにあたって、成形サイクルタイムを最小とする条件の基に成形品形状や成形品キャビティに至る樹脂流路の形状、成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状を定めていることを特徴とする請求項１記載の金型製作方法。
前記成形品形状を固定入力値とし、前記成形品キャビティに至る樹脂流路の形状データと成形品外で成形品キャビティを繋ぐ流動支援ランナの形状データをパラメータとすることを特徴とする請求項１または２記載の金型製作方法。
前記成形品形状と前記成形品キャビティに至る樹脂流路の形状データを固定入力値とし、成形品外で前記成形品キャビティを繋ぐ前記流動支援ランナの形状データをパラメータとすることを特徴とする請求項１または２または３記載の金型製作方法。
試験金型での成形により、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたって、樹脂充填量を変化させた成形品から樹脂充填状態を実測することを特徴とする請求項１記載の金型製作方法。
試験金型での成形により、キャビティ内各部への樹脂充填状態を実測するにあたって、金型内に設置したセンサを用いて樹脂充填状態を実測することを特徴とする請求項１記載の金型製作方法。
前記センサが前記金型に埋め込み式であることを特徴とする請求項６記載の金型製作方法。