JP2008001088A - Prediction method, apparatus, its program, storage medium for secondary weld line, manufacturing method of moldings by using them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、射出成形品、ダイカスト品やチクソモールディング品、鋳造品などの成形品の成形過程において、成形型内で溶融成形材料の複数の流れが合流する部位や成形品型内の肉厚差によって流速が著しく変化する部位に発生するウェルドライン(1次ウェルドラインと呼称する)が後続の溶融材料の流動によって移動することによって形成される2次ウェルドラインの位置を予測する方法および装置に関する。 In the molding process of a molded product such as an injection molded product, a die-cast product, a thixo molding product, and a cast product, the present invention provides a portion where a plurality of melt molding materials flow in the molding die and a thickness difference in the molded product die. The present invention relates to a method and an apparatus for predicting the position of a secondary weld line formed by moving a weld line (referred to as a primary weld line) generated at a site where a flow rate is significantly changed by a subsequent flow of molten material.
射出成形の成形不良の一つにウェルドラインがある。このウェルドラインはプラスチックス製品に対して外観不良や強度上の欠陥として現れることで様々な問題を引き起こす。ウェルドラインが生成されるパターンとして、(1)多点ゲートなどで異なるフローフロント同士が合流する場合、(2)障害ピンなどの穴の周りを流れる際に、フローフロントが一旦分岐して再度合流する場合、(3)肉厚差のある段差部でフローフロントの進み方に大きく違いが現れる場合などが挙げられる。 One of the molding defects in injection molding is the weld line. This weld line causes various problems by appearing as defects in appearance and strength in plastic products. As a pattern for generating a weld line, (1) When different flow fronts merge at a multi-point gate, etc., (2) When flowing around a hole such as a fault pin, the flow front once branches and merges again. In this case, (3) a case where a large difference appears in the way the flow front proceeds at a step portion having a difference in thickness.
特に、フィラーが含有された樹脂においては、一旦、生成されたウェルドライン(1次ウェルドラインと呼称する)が後続の樹脂流れによって移動することによって新たに形成されるウェルドライン(2次ウェルドラインと呼称する)が問題になりやすい。この2次ウェルドラインは製品に濃淡や凹凸を生じさせるために外観上、問題となる一方で、流動樹脂の一方が他方の流動樹脂内へ潜り込むことによって形成されるために、ウェルド界面の面積が広がり機械強度を向上させることが知られている。従来、このような2次ウェルドラインを予測する方法として、特許文献1では流動樹脂が相互に接触するときに生じるウェルドライン上に複数の仮想粒子を生成させ、仮想粒子の移動経路を求めてその移動距離を算出することにより、流動樹脂の一方が他方の流動樹脂内へ侵入した潜り込み距離を求めることによって2次ウェルドラインの位置を求めている。
In particular, in a resin containing a filler, a weld line (secondary weld line) that is newly formed by once a generated weld line (referred to as a primary weld line) is moved by a subsequent resin flow. Are often problematic. While this secondary weld line is problematic in appearance because it produces shades and irregularities in the product, the area of the weld interface is reduced because one of the fluid resins sinks into the other fluid resin. Spreading is known to improve mechanical strength. Conventionally, as a method for predicting such a secondary weld line, in
また、特許文献2ではウェルド形成後の樹脂流動速度分布を射出流動解析ソフトにより求め、求めた樹脂流動速度と、ウェルドライン形成後充填が完了するまでの時間との積よりウェルド面の変形寸法を算出することで2次ウェルドラインの位置を求めている。
Further, in
特許文献1では流動樹脂が相互に接触するときに生じる1次ウェルドラインに仮想粒子を発生させてその移動経路を求めて仮想粒子の移動距離を算出することにより、流動樹脂の一方が他方の流動樹脂内へ侵入した潜り込み距離を求めるため、仮想粒子生成後の後続の流動樹脂流れの方向が1次ウェルドラインと平行な場合に発生させた仮想粒子が既に形成されている1次ウェルドライン上を辿る場合であっても、流動樹脂の一方が他方の流動樹脂内へ侵入した潜り込み距離として求められてしまう。つまり、流動樹脂の一方が他方の流動樹脂内へ侵入した潜り込みを行わない場合であっても流動樹脂の一方が他方の流動樹脂内へ侵入した潜り込みと認識される課題があった。
In
特許文献2も、特許文献1同様、1次ウェルドライン形成後、溶融材料流れが1次ウェルドラインと平行になる場合が想定されていない。
In
そこで、本発明では、1次ウェルドラインが生成後、充填過程を通じて変化する流動ベクトルに応じて移動する2次ウェルドラインの位置を精度良く予測する方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a method for accurately predicting the position of the secondary weld line that moves according to the flow vector that changes through the filling process after the primary weld line is generated.
本発明は上記の課題を解決するために次のような構成を取る。
すなわち、請求項1に記載の発明は、成形品の成形過程における金型内の溶融材料の挙動を流動解析することにより2次ウェルドライン位置を予測するに際し、前記成形品の解析形状モデル、材料物性データおよび成形条件データをメモリ上に読み込む解析条件読み込み工程と前記解析形状モデル、前記材料物性データおよび上記成形条件データに基づいて流動解析を行う流動解析工程と前記流動解析工程のメモリ上のデータに基づいて前記解析形状モデルにおける各要素または節点における流動ベクトルを求める流動ベクトル作成工程と流動解析開始からある時刻において流動先端部分において1次ウェルドラインとなる位置を求める1次ウェルドライン位置決定工程と前記1次ウェルドライン位置を初期の2次ウェルドライン仮想粒子発生位置として決定する初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置決定工程と前記初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置をフローフロントが通過以降、流動解析終了までの任意のタイムステップで、2次ウェルドライン仮想粒子を発生させる2次ウェルドライン仮想粒子発生工程と、前記2次ウェルドライン仮想粒子を前記流動ベクトルによって移動させる2次ウェルドライン仮想粒子追跡工程と、前記2次ウェルドライン仮想粒子が前記初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置と異なる位置に移動したときに当該2次ウェルドライン仮想粒子の位置から最も近い2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該2次ウェルドライン仮想粒子の位置へ移動させる2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動工程と前記2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動工程によって移動した2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を2次ウェルドライン仮想粒子発生位置として再決定する2次ウェルドライン仮想粒子発生位置再決定工程を有し、所定の解析終了時点の前記2次ウェルドライン仮想粒子発生位置の分布形態を2次ウェルドラインとすることを特徴とする2次ウェルドライン予測方法が提供される。
The present invention has the following configuration in order to solve the above problems.
That is, when the secondary weld line position is predicted by performing flow analysis on the behavior of the molten material in the mold during the molding process of the molded product, Analytical condition reading step for reading physical property data and molding condition data into memory, flow analysis step for performing flow analysis based on analysis shape model, material property data, and molding condition data, and data in memory of flow analysis step A flow vector creation step for obtaining a flow vector at each element or node in the analysis shape model based on the above, and a primary weld line position determination step for obtaining a position that becomes a primary weld line at a flow tip portion at a certain time from the start of flow analysis; The primary weld line position is set to the initial secondary weld line virtual particle generation. An initial secondary weld line virtual particle generation position determining step determined as a position and the secondary weld line virtual particle at any time step after the flow front passes through the initial secondary weld line virtual particle generation position until the flow analysis ends. A secondary weld line virtual particle generating step, a secondary weld line virtual particle tracking step of moving the secondary weld line virtual particle by the flow vector, and the secondary weld line virtual particle is the initial secondary weld. A secondary weld line that moves the secondary weld line virtual particle generation position closest to the position of the secondary weld line virtual particle to the position of the secondary weld line virtual particle when moved to a position different from the line virtual particle generation position. Virtual particle generation position moving step and secondary weld line virtual particle A secondary weld line virtual particle generation position re-determining step for re-determining the secondary weld line virtual particle generation position moved by the generation position moving step as a secondary weld line virtual particle generation position; There is provided a secondary weld line prediction method characterized in that the distribution form of secondary weld line virtual particle generation positions is a secondary weld line.
[作用・効果]
従来の解析手法では、複数の溶融材料が合流する点の軌跡が形成する1次ウェルドラインのみの予測か、複数湯口(ゲート)の成形条件の制御による1次ウェルドラインの移動を予測するシミュレーション等であったものを、本発明の方法では解析形状モデル、材料物性データおよび成形条件データに基づいて流動解析を行い、メモリ上のデータに基づいて前記解析形状モデルにおける各要素または節点における流動ベクトルを求め、平行して解析開始からある時刻において流動先端部分における溶融樹脂合流予測点の連結により1次ウェルドラインを求める。そしてフローフロントが従来の1次ウェルドラインの予測位置に到達する度に連続的に初期の2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を定義し、さらに、それぞれの2次ウェルドライン仮想粒子発生位置で2次ウェルドライン仮想粒子を発生させて溶融材料の流動ベクトルで移動追跡する。移動追跡させた2次ウェルドライン仮想粒子が1次ウェルドラインもしくは2次ウェルドライン仮想粒子発生位置では消滅させ、これら以外の位置に2次ウェルドライン仮想粒子が移動するときは当該2次ウェルドライン仮想粒子に最も近い2次ウェルドライン仮想粒子発生点を当該2次ウェルドライン仮想粒子の位置に移動させる。こうして溶融材料の充填完了まで前記の2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動工程と2次ウェルドライン仮想粒子発生位置再決定工程を繰り返して移動した2次ウェルドライン仮想粒子発生点を連結した、連続する近似曲線を2次ウェルドラインと定義することにより、実際の成形品で確認するウェルドライン発生位置を予測解析することが可能となる。
[Action / Effect]
In the conventional analysis method, a prediction of only the primary weld line formed by the locus of the point where a plurality of molten materials meet, or a simulation for predicting the movement of the primary weld line by controlling the molding conditions of a plurality of gates, etc. In the method of the present invention, the flow analysis is performed based on the analysis shape model, the material property data, and the molding condition data, and the flow vector at each element or node in the analysis shape model is calculated based on the data on the memory. In parallel, the primary weld line is obtained by connecting the molten resin confluence prediction points at the flow front end portion at a certain time from the start of the analysis. Each time the flow front reaches the predicted position of the conventional primary weld line, the initial secondary weld line virtual particle generation position is continuously defined, and the secondary weld line virtual particle generation position is further defined at each secondary weld line virtual particle generation position. Weld line virtual particles are generated and moved by the flow vector of the molten material. When the secondary weld line virtual particles moved and tracked disappear at the primary weld line or the secondary weld line virtual particle generation position, and the secondary weld line virtual particles move to other positions, the secondary weld line virtual particles The secondary weld line virtual particle generation point closest to the particle is moved to the position of the secondary weld line virtual particle. Thus, the secondary weld line virtual particle generation position moving step and the secondary weld line virtual particle generation position re-determining step are repeated until the molten material filling is completed, and the secondary weld line virtual particle generation points that have moved are continuously connected. By defining the approximate curve as the secondary weld line, it is possible to predict and analyze the weld line generation position to be confirmed in the actual molded product.
また、請求項2に記載の発明は、上記の2ウェルドライン予測方法の2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動工程は、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置の流動ベクトルが1次ウェルドライン生成方向もしくは2次ウェルドライン仮想粒子の発生位置から変化した時点で2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該流動ベクトルで移動させることを特徴とする2次ウェルドライン予測方法が提供される。 Further, in the second aspect of the invention, the secondary weld line virtual particle generation position moving step of the above-mentioned two-weld line prediction method is such that the flow vector at the secondary weld line virtual particle generation position is the primary weld line generation direction or A secondary weld line prediction method is provided, wherein the secondary weld line virtual particle generation position is moved by the flow vector when the secondary weld line virtual particle generation position is changed.
[作用・効果]
2次ウェルドライン仮想粒子を生成移動させる代わりに、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置で1次ウェルドライン生成方向および2次ウェルドライン仮想粒子の発生位置を記憶し、流動ベクトルがこれらの方向と異なる方向へ変化したときに2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該流動ベクトルによって移動させることで、1次ウェルドラインが出来た位置の流動ベクトルがある一定時間後に1次ウェルドラインの生成方向と異なる方向に変化した場合に形成される2次ウェルドラインを予測することが可能になる。
[Action / Effect]
Instead of generating and moving the secondary weld line virtual particles, the primary weld line generation direction and the secondary weld line virtual particle generation position are stored at the secondary weld line virtual particle generation position, and the flow vector is different from these directions. When the secondary weld line virtual particle generation position is moved by the flow vector when the direction changes, the flow vector at the position where the primary weld line is formed is different from the generation direction of the primary weld line after a certain time. It becomes possible to predict the secondary weld line that is formed when it is changed to.
また、請求項3記載の発明は、上記の2ウェルドライン予測方法の流動ベクトル作成工程が前記流動解析工程の出力結果に基づいて前記解析形状モデルにおける各要素または節点における流動ベクトルを求めることを特徴とする2次ウェルドライン予測方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, the flow vector creation step of the two-weld line prediction method obtains a flow vector at each element or node in the analysis shape model based on an output result of the flow analysis step. A secondary weld line prediction method is provided.
[作用・効果]
充填解析の中で本発明を実施する場合、使用メモリが多くなるため、充填解析の結果を基に2次ウェルドライン位置の計算を行うことで、使用メモリを削減しつつ2次ウェルドライン位置を求めることを特徴とするものである。
[Action / Effect]
When the present invention is implemented in the filling analysis, the memory used increases, so the secondary weld line position is calculated while reducing the memory used by calculating the secondary weld line position based on the result of the filling analysis. It is characterized by seeking.
また、請求項4記載の発明は、解析終了時点の2次ウェルドライン仮想粒子の分布形態を2次ウェルドラインとすることを特徴とする2次ウェルドライン予測方法が提供される。 Further, the invention according to claim 4 provides a secondary weld line prediction method characterized in that the distribution form of secondary weld line virtual particles at the end of the analysis is a secondary weld line.
[作用・効果]
2次ウェルドライン仮想粒子発生位置に比べて情報量が多い2次ウェルドライン仮想粒子位置の情報を用いることでより詳細な次ウェルドラインの位置を予測することが可能になる。
[Action / Effect]
By using the information of the secondary weld line virtual particle position, which has a larger amount of information than the secondary weld line virtual particle generation position, it becomes possible to predict the position of the next weld line in more detail.
また、請求項5記載の発明は、成形品の成形過程における金型内の溶融材料の挙動を流動解析することにより2次ウェルドライン位置を予測するに際し、前記成形品の解析形状モデル、材料物性データおよび成形条件データをメモリ上に読み込む解析条件読み込み手段と前記解析形状モデル、前記材料物性データおよび上記成形条件データに基づいて流動解析を行う流動解析手段と前記流動解析手段のメモリ上のデータに基づいて前記解析形状モデルにおける各要素または節点における流動ベクトルを求める流動ベクトル作成手段と流動解析開始からある時刻において流動先端部分において1次ウェルドラインとなる位置を求める1次ウェルドライン位置決定手段と前記1次ウェルドライン位置を初期の2次ウェルドライン仮想粒子発生位置として決定する初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置決定手段と前記初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置をフローフロントが通過以降、流動解析終了までの任意のタイムステップで、2次ウェルドライン仮想粒子を発生させる2次ウェルドライン仮想粒子発生手段と、前記2次ウェルドライン仮想粒子を前記流動ベクトルによって移動させる2次ウェルドライン仮想粒子追跡手段と、前記2次ウェルドライン仮想粒子が前記初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置と異なる位置に移動したときに当該2次ウェルドライン仮想粒子の位置から最も近い2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該2次ウェルドライン仮想粒子の位置へ移動させる2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段と前記2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段によって移動した2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を2次ウェルドライン仮想粒子発生位置として再決定する2次ウェルドライン仮想粒子発生位置再決定手段を有し、所定の解析終了時点の前記2次ウェルドライン仮想粒子発生位置の分布形態を2次ウェルドラインとすることを特徴とする2次ウェルドライン予測装置が提供される。 Further, the invention according to claim 5 predicts the secondary weld line position by performing flow analysis on the behavior of the molten material in the mold during the molding process of the molded product. Analytical condition reading means for reading data and molding condition data into a memory, flow analysis means for performing flow analysis based on the analytical shape model, the material property data, and the molding condition data, and data on the memory of the flow analysis means A flow vector creating means for obtaining a flow vector at each element or node in the analysis shape model, a primary weld line position determining means for obtaining a position that becomes a primary weld line at a flow front portion at a certain time from the start of flow analysis; The primary weld line position is the initial secondary weld line virtual particle generation position. Secondary weld line virtual particle generation position determining means and the initial secondary weld line virtual particle generation position to be determined at any time step after the flow front passes through the initial secondary weld line virtual particle generation position to the end of the flow analysis. Secondary weld line virtual particle generating means, secondary weld line virtual particle tracking means for moving the secondary weld line virtual particle by the flow vector, and the secondary weld line virtual particle is the initial secondary weld. A secondary weld line that moves the secondary weld line virtual particle generation position closest to the position of the secondary weld line virtual particle to the position of the secondary weld line virtual particle when moved to a position different from the line virtual particle generation position. Virtual particle generation position moving means and secondary weld line virtual particle generation Secondary weld line virtual particle generation position redetermining means for re-determining the secondary weld line virtual particle generation position moved by the placement moving means as the secondary weld line virtual particle generation position; There is provided a secondary weld line prediction apparatus characterized in that the distribution form of the next weld line virtual particle generation position is a secondary weld line.
また、請求項6記載の発明は、上記の2ウェルドライン予測装置の2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段は、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置の流動ベクトルが1次ウェルドライン生成方向もしくは2次ウェルドライン仮想粒子の発生位置から変化した時点で2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該流動ベクトルで移動させることを特徴とする2次ウェルドライン予測装置が提供される。 According to the sixth aspect of the present invention, the secondary weld line virtual particle generation position moving means of the two-weld line prediction apparatus is configured such that the flow vector at the secondary weld line virtual particle generation position is the primary weld line generation direction or 2 There is provided a secondary weld line prediction apparatus characterized by moving a secondary weld line virtual particle generation position by the flow vector at a time point when the generation position changes from the generation position of the next weld line virtual particle.
また、請求項7記載の発明は、上記の2ウェルドライン予測方法の流動ベクトル作成手段が前記流動解析手段の出力結果に基づいて前記解析形状モデルにおける各要素または節点における流動ベクトルを求めることを特徴とする2次ウェルドライン予測装置が提供される。 The invention according to claim 7 is characterized in that the flow vector creation means of the two-weld line prediction method obtains a flow vector at each element or node in the analysis shape model based on the output result of the flow analysis means. A secondary weld line prediction apparatus is provided.
また、請求項8記載の発明は、解析終了時点の2次ウェルドライン仮想粒子の分布形態を2次ウェルドラインとすることを特徴とする2次ウェルドライン予測装置が提供される。 The invention according to claim 8 provides a secondary weld line prediction device characterized in that the distribution form of secondary weld line virtual particles at the end of analysis is a secondary weld line.
また、請求項9記載の発明は、上記の2次ウェルドライン予測方法の各工程をコンピュータを用いて実行するためのコンピュータプログラムが提供される。 The invention according to claim 9 provides a computer program for executing each step of the secondary weld line prediction method using a computer.
また、請求項10記載の発明は、上記のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。
The invention according to
また、請求項11記載の発明は、上記の2次ウェルドライン予測方法を用いて2次ウェルドライン位置を予測し、成形品の形状、材料物性および成形条件を最終決定し、決定した諸条件に基づいて金型を作製、試射ちなどを経て短期間に、効率的に成形品を製造する成形品の製造方法が提供される。 The invention according to claim 11 predicts the secondary weld line position using the above-mentioned secondary weld line prediction method, finally determines the shape, material properties and molding conditions of the molded product. There is provided a method for manufacturing a molded product that efficiently manufactures a molded product in a short period of time through fabrication of a mold, trial shooting, and the like.
以下、用語の定義をする。本発明において、「解析形状モデル」はコンピュータを使った流動解析に使用される節点、要素、要素特性などで記述されるデータのことをいう。「流動ベクトル」は各要素もしくは各節点での溶融材料の流れの方向を表したベクトルのことをいう。流動ベクトルはさらに流れの速さを含んでいてもよく、各方向の速さの成分の組として保持されるものであってもよい。「成形条件」は溶融材料温度、充填時間、充填速度、充填圧力、金型温度などのことをいう。 The terms are defined below. In the present invention, an “analysis shape model” refers to data described by nodes, elements, element characteristics, etc. used in a flow analysis using a computer. “Flow vector” refers to a vector that represents the flow direction of the molten material at each element or node. The flow vector may further include the velocity of the flow, and may be held as a set of velocity components in each direction. “Molding conditions” refer to molten material temperature, filling time, filling speed, filling pressure, mold temperature, and the like.
本発明によれば、流動解析を実施した結果を基に、容易に正確な2次ウェルドラインの位置を予測することが出来る。これによって、製品肉厚やゲート位置の変更などによる2次ウェルドラインの位置を製品・金型設計の段階から検討することが出来、製品・金型設計の効率化を図ることができる。 According to the present invention, an accurate secondary weld line position can be easily predicted based on the result of flow analysis. As a result, the position of the secondary weld line by changing the product thickness or gate position can be examined from the product / mold design stage, and the efficiency of the product / mold design can be improved.
このようにして、2次ウェルドラインの位置を予測することにより、任意の製造条件下の2次ウェルドラインの位置を知ることが出来るので、必要に応じて成形品形状、材料物性および成形条件を適宜修正することで好ましい位置に2次ウェルドラインを移動させるなどして、最終的な製造条件を決定し、この結果に基づいて実際に成形品を製造すればよい。 In this way, by predicting the position of the secondary weld line, the position of the secondary weld line under any manufacturing conditions can be known, so the shape of the molded product, material properties and molding conditions can be determined as necessary. The final manufacturing conditions may be determined by moving the secondary weld line to a preferable position by making appropriate corrections, and a molded product may be actually manufactured based on the result.
以下、添付図面を参照して、本発明の1次元要素生成方法及び装置の実施形態を説明する。 Embodiments of a one-dimensional element generation method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の1次元要素生成を行う装置の一実施形態を示すブロック図である。本実施形態例において、(100)はコンピュータ、(101)はキーボード、(102)はマウス、(103)はディスプレイ、(104)は補助記憶装置である。(104)にはハードディスクの他、FD(フレキシブルディスク)、CD(コンパクトディスク)、MO(光磁気ディスク)、PD、DVD(デジタル多目的ディスク)等の取り外し可能な補助記憶装置も利用可能である。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for performing one-dimensional element generation according to the present invention. In this embodiment, (100) is a computer, (101) is a keyboard, (102) is a mouse, (103) is a display, and (104) is an auxiliary storage device. In addition to the hard disk, removable auxiliary storage devices such as FD (flexible disk), CD (compact disk), MO (magneto-optical disk), PD, DVD (digital multipurpose disk) can be used for (104).
補助記憶装置(104)には、CADデータ記憶手段(105)、解析形状モデル記憶手段(106)、流動解析結果記憶手段(107)、1次ウェルドライン位置記憶手段(108)、2次ウェルドライン仮想粒子移動軌跡記憶手段(109)、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置記憶手段(110)が含まれる。 The auxiliary storage device (104) includes CAD data storage means (105), analysis shape model storage means (106), flow analysis result storage means (107), primary weld line position storage means (108), and secondary weld line. Virtual particle movement locus storage means (109), secondary weld line virtual particle generation position storage means (110) is included.
コンピュータ(100)にはCPUおよびメモリ上に展開したサブルーチンからなる、CADデータ作成手段(111)、解析形状モデル作成手段(112)、解析条件読み込み手段(113)、流動解析手段(114)、流動解析結果読み込み手段(115)、流動ベクトル作成手段(116)、1次ウェルドライン位置決定手段(117)、初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置決定手段(118)、2次ウェルドライン仮想粒子発生手段(119)、2次ウェルドライン仮想粒子追跡手段(120)、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段(121)、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置再決定手段(122)が含まれる。 The computer (100) includes a CPU and a subroutine developed on a memory, CAD data creation means (111), analysis shape model creation means (112), analysis condition reading means (113), flow analysis means (114), flow Analysis result reading means (115), flow vector creation means (116), primary weld line position determination means (117), initial secondary weld line virtual particle generation position determination means (118), secondary weld line virtual particle generation means (119) Secondary weld line virtual particle tracking means (120), secondary weld line virtual particle generation position moving means (121), and secondary weld line virtual particle generation position re-determination means (122) are included.
CADデータ作成手段(111)は、成形品形状をコンピュータ上で作成する手段であり、たとえばCATIA(Dassult社製)、UniGraphics(UGS社製)といった多くのCADに搭載されているものを使用できる。 The CAD data creation means (111) is a means for creating the shape of a molded product on a computer, and for example, those installed in many CADs such as CATIA (Dassult) and UniGraphics (UGS) can be used.
解析形状モデル作成手段(112)はCADデータ作成手段(111)で作成されたCADデータに対して、図3に示すようにCADデータから中立面を作成し、2次元シェル要素を自動作成したり、また3次元ソリッド要素を自動作成する。このようにCADデータから解析形状モデルを作成する方法は、CATIA(Dassult社製)、UniGraphics(UGS社製)といった多くのCADに搭載されている既存の技術である。 The analysis shape model creation means (112) creates a neutral plane from the CAD data for the CAD data created by the CAD data creation means (111) as shown in FIG. 3, and automatically creates a two-dimensional shell element. Or automatically create 3D solid elements. The method of creating an analytical shape model from CAD data in this way is an existing technology installed in many CADs such as CATIA (Dassult) and UniGraphics (UGS).
流動解析手段(114)は、解析形状モデル作成手段(112)で作成した解析形状モデルと解析条件読み込み手段(113)でメモリ上に読み込んだ材料物性や解析条件に基づいて、流動時の圧力と温度、流速などを求める手段であり、3D TIMON(東レ)、MOLDFLOW(MOLDFLOW社)といった流動解析ソフトに搭載されている既存の技術である。そして形状、材料物性、成形条件のメモリへの読み込みは、補助記憶装置(104)から行ってもよいが、すでにメモリ上に展開されているデータをそのまま利用する場合は、上記展開をもって読み込みが行われたものとみなす。 Based on the analysis shape model created by the analysis shape model creation means (112) and the material physical properties read by the analysis condition reading means (113) and the analysis conditions, the flow analysis means (114) It is a means for obtaining temperature and flow velocity, and is an existing technology installed in flow analysis software such as 3D TIMON (Toray) and MOLDFLOW (MOLDFLOW). The shape, material properties, and molding conditions may be read into the memory from the auxiliary storage device (104). However, if the data already developed on the memory is used as it is, the reading is performed with the above expansion. It is considered to have been broken.
流動ベクトル作成手段(116)は、流動解析手段(114)でなされた流動解析の結果の1つである任意の解析ステップでの各要素(メッシュ)もしくは各節点(メッシュの交点)の速度ベクトルを作成し、これを流動ベクトルとする。また、流動解析手段(114)でなされた流動解析の結果の1つである流動先端到達時間データを基に、流動先端到達時間勾配ベクトルを作成し、これを流動ベクトルとしてもよい。 The flow vector creation means (116) obtains the velocity vector of each element (mesh) or each node (mesh intersection point) at an arbitrary analysis step which is one of the results of the flow analysis performed by the flow analysis means (114). Create this and use it as the flow vector. Alternatively, a flow tip arrival time gradient vector may be created based on the flow tip arrival time data, which is one of the results of the flow analysis performed by the flow analysis means (114), and this may be used as the flow vector.
1次ウェルドライン位置決定手段(117)は溶融材料のフローフロントが合流する際に生成する1次ウェルドラインの位置を決定する手段であり、例えば、特許公開2002−200622の手段によって求められる。(図6、図7参照)
初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置決定手段(118)は1次ウェルドライン位置決定手段(117)によって求められた1次ウェルドラインの位置の座標もしくは1次ウェルドラインの位置の座標から最も近い節点を初期2次ウェルドライン発生位置として記憶する。
The primary weld line position determining means (117) is a means for determining the position of the primary weld line generated when the flow fronts of the molten material merge, and is obtained by means of, for example, Japanese Patent Publication No. 2002-200622. (See Figs. 6 and 7)
The initial secondary weld line virtual particle generation position determining means (118) is a node closest to the primary weld line position coordinates or the primary weld line position coordinates obtained by the primary weld line position determining means (117). Is stored as the initial secondary weld line generation position.
2次ウェルドライン仮想粒子発生手段(119)はフローフロントが初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置決定手段(118)で決定された発生位置を通過以降、流動解析が完了するまでの任意のタイムステップで2次ウェルドライン仮想粒子を発生させる。 The secondary weld line virtual particle generation means (119) has an arbitrary time step from when the flow front passes the generation position determined by the initial secondary weld line virtual particle generation position determination means (118) until the flow analysis is completed. To generate secondary weld line virtual particles.
2次ウェルドライン仮想粒子追跡手段(120)は、流動ベクトル作成手段(116)で作成された流動ベクトルに沿って前記2次ウェルドライン仮想粒子を移動させ、各時刻で前記仮想粒子が到達した位置の座標を記憶する。あるいは、前記各時刻で前記仮想粒子が到達した位置の座標から最も近い節点の位置を記憶する。 The secondary weld line virtual particle tracking means (120) moves the secondary weld line virtual particle along the flow vector created by the flow vector creating means (116), and the position where the virtual particle arrived at each time The coordinates of are stored. Alternatively, the position of the node closest to the coordinates of the position where the virtual particle has reached at each time is stored.
2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段(121)は、2次ウェルドライン仮想粒子追跡手段(120)によって移動した2次ウェルドライン仮想粒子が初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置と異なる位置に移動したときに、当該2次ウェルドライン仮想粒子から最も近い初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該2次ウェルドライン仮想粒子の位置に移動させる。2次ウェルドライン仮想粒子発生位置が移動した後は、過去の2次ウェルドライン仮想粒子発生位置からは2次ウェルドライン仮想粒子を発生させない。 The secondary weld line virtual particle generation position moving means (121) moves the secondary weld line virtual particle moved by the secondary weld line virtual particle tracking means (120) to a position different from the initial secondary weld line virtual particle generation position. Then, the initial secondary weld line virtual particle generation position closest to the secondary weld line virtual particle is moved to the position of the secondary weld line virtual particle. After the secondary weld line virtual particle generation position moves, the secondary weld line virtual particle is not generated from the past secondary weld line virtual particle generation position.
2次ウェルドライン仮想粒子発生位置再決定手段(122)は2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段(121)によって移動した初期2次ウェルドライン仮想粒子発生点を改めて2次ウェルドライン仮想粒子発生位置として決定する。ここで決定された2次ウェルドライン仮想粒子発生位置から新たに2次ウェルドライン仮想粒子発生手段(119)を用いて2次ウェルドライン仮想粒子発生させ、2次ウェルドライン仮想粒子追跡手段(120)によって2次ウェルドライン仮想粒子を追跡し、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段(121)によって2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を移動させることを繰り返しながら、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を移動させることで、この2次ウェルドライン仮想粒子発生位置の分布の中心を結んだ線を2次ウェルドラインとして予測する。 The secondary weld line virtual particle generation position re-determination means (122) renews the initial secondary weld line virtual particle generation point moved by the secondary weld line virtual particle generation position movement means (121), and revises the secondary weld line virtual particle generation position. Determine as. The secondary weld line virtual particle generation means (119) newly generates secondary weld line virtual particle from the secondary weld line virtual particle generation position determined here, and the secondary weld line virtual particle tracking means (120). The secondary weld line virtual particle generation position is determined by repeatedly tracking the secondary weld line virtual particle by moving the secondary weld line virtual particle generation position by the secondary weld line virtual particle generation position moving means (121). By moving, the line connecting the distribution centers of the secondary weld line virtual particle generation positions is predicted as the secondary weld line.
図4以下に、具体的な2次ウェルドライン予測例を示す。 FIG. 4 and subsequent figures show specific secondary weld line prediction examples.
図4は、寸法85mm×40mmで肉厚は一般面1mm、偏肉部2mmを有する平板の図面及びCADデータである。図5は3次元ソリッド要素にて自動的に作成させた解析形状モデルで、239956個の節点と219791個の要素で構成されている。 FIG. 4 is a drawing and CAD data of a flat plate having a dimension of 85 mm × 40 mm, a wall thickness of 1 mm on a general surface, and an uneven wall thickness of 2 mm. FIG. 5 shows an analytical shape model automatically created by a three-dimensional solid element, which is composed of 239956 nodes and 219791 elements.
図5の形状について、タルク含有のポリプロピレンPP(日本ポリプロ(株) MK3H)の樹脂物性データを用いて、流動解析を実施した流動パターン及び特許公開2002−200622の手段によって出力される1次ウェルドラインと前記樹脂を用いた実測ショートショットパターンと実測1次ウェルドの例を図6に示す。 About the shape of FIG. 5, the flow pattern which performed the flow analysis using the resin physical property data of polypropylene PP containing talc (Nippon Polypro Co., Ltd. MK3H) and the primary weld line output by the means of Patent Publication 2002-200622 FIG. 6 shows an example of a measured short shot pattern and a measured primary weld using the above resin.
図7は本形態によって出力される2次ウェルドラインと実測2次ウェルドラインである。このように、1次ウェルドラインが生成後、充填過程を通じて変化する流動ベクトルに応じて移動する2次ウェルドラインの位置を精度良く予測することが出来る。 FIG. 7 shows a secondary weld line and an actual measurement secondary weld line output according to this embodiment. As described above, after the primary weld line is generated, the position of the secondary weld line that moves according to the flow vector that changes through the filling process can be accurately predicted.
このようにして、2次ウェルドラインの位置を予測することにより、任意の製造条件下の2次ウェルドラインの位置を知ることが出来るので、必要に応じて、成形品形状、材料物性および成形条件を適宜修正することで所望の位置に2次ウェルドラインを移動させるなどして最終的な製造条件を決定し、この結果に基づいて実際に成形品を製造すればよい。 By predicting the position of the secondary weld line in this way, the position of the secondary weld line under any manufacturing conditions can be known, so that the molded product shape, material properties, and molding conditions can be determined as necessary. The final manufacturing conditions may be determined by moving the secondary weld line to a desired position by appropriately correcting the above, and a molded product may be actually manufactured based on the result.
なお、上記のように本形態の2次ウェルドライン予測装置はコンピュータとこれにロードされたソフトウェア(プログラム)により実現されている。かかるソフトウェアは、ハードディスクの他、FD(フレキシブルディスク)、CD(コンパクトディスク)、MO(光磁気ディスク)、PD、DVD(デジタル多目的ディスク)などの有形記憶媒体または無線もしくは有線のネットワークなどの伝送手段を通じて流通される。
As described above, the secondary weld line prediction apparatus of the present embodiment is realized by a computer and software (program) loaded on the computer. Such software includes hard disk, tangible storage media such as FD (flexible disk), CD (compact disk), MO (magneto-optical disk), PD, DVD (digital multipurpose disk), or transmission means such as a wireless or wired network. It is distributed through.
100 コンピュータ
101 キーボード
102 マウス
103 ディスプレイ
104 補助記憶装置
105 CADデータ記憶手段
106 解析形状モデル記憶手段
107 流動解析結果記憶手段
108 1次ウェルドライン位置記憶手段
109 2次ウェルドライン仮想粒子移動軌跡記憶手段
110 2次ウェルドライン仮想粒子発生位置記憶手段
111 CADデータ作成手段
112 解析形状モデル作成手段
113 解析条件読み込み手段
114 流動解析手段
115 流動解析結果読み込み手段
116 流動ベクトル作成手段
117 1次ウェルドライン位置決定手段
118 初期2次ウェルドライン仮想粒子発生位置決定手段
119 2次ウェルドライン仮想粒子発生手段
120 2次ウェルドライン仮想粒子追跡手段
121 2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段
122 2次ウェルドライン仮想粒子発生位置再決定手段
100 computers
101 keyboard
102 mouse
103 display
104 Auxiliary storage
105 CAD data storage means
106 Analytical shape model storage means
107 Flow analysis result storage means
108 Primary weld line position storage means
109 Secondary Weld Line Virtual Particle Movement Trajectory Storage Means
110 Secondary Weld Line Virtual Particle Generation Position Storage Means
111 CAD data creation means
112 Analytical shape model creation means
113 Method for reading analysis conditions
114 Flow analysis means
115 Flow analysis result reading means
116 Flow vector creation means
117 Primary Weld Line Position Determination Means
118 Initial secondary weld line virtual particle generation position determination means
119 Secondary weld line virtual particle generation means
120 Secondary Weld Line Virtual Particle Tracking Means
121 Secondary Weld Line Virtual Particle Generation Position Moving Means
122 Secondary Weld Line Virtual Particle Generation Position Re-Measuring Unit
Claims (11)
2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動工程は、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置の流動ベクトルが1次ウェルドライン生成方向もしくは2次ウェルドライン仮想粒子の発生位置から変化した時点で2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該流動ベクトルで移動させることを特徴とする2次ウェルドライン予測方法。 The secondary weld line prediction method according to claim 1,
The secondary weld line virtual particle generation position moving step is performed when the flow vector at the secondary weld line virtual particle generation position changes from the primary weld line generation direction or the generation position of the secondary weld line virtual particles. A secondary weld line prediction method, wherein the particle generation position is moved by the flow vector.
流動ベクトル作成工程が前記流動解析工程の出力結果に基づいて前記解析形状モデルにおける各要素または節点における流動ベクトルを求めることを特徴とする2次ウェルドライン予測方法。 The secondary weld line prediction method according to claim 1,
A secondary weld line prediction method, wherein a flow vector creation step obtains a flow vector at each element or node in the analysis shape model based on an output result of the flow analysis step.
2次ウェルドライン仮想粒子の分布形態を2次ウェルドラインとすることを特徴とする2次ウェルドライン予測方法 2. The secondary weld line prediction method according to claim 1, wherein the distribution form of secondary weld line virtual particles at the end of the analysis is a secondary weld line.
2次ウェルドライン仮想粒子発生位置移動手段は、2次ウェルドライン仮想粒子発生位置の流動ベクトルが変化したときに2次ウェルドライン仮想粒子発生位置を当該流動ベクトルで移動させることを特徴とする2次ウェルドライン予測装置。 The secondary weld line prediction apparatus according to claim 5,
The secondary weld line virtual particle generation position moving means moves the secondary weld line virtual particle generation position by the flow vector when the flow vector of the secondary weld line virtual particle generation position changes. Weld line prediction device.
流動ベクトル作成手段が前記流動解析手段の出力結果に基づいて前記解析形状モデルにおける各要素または節点における流動ベクトルを求めることを特徴とする2次ウェルドライン予測装置。 The secondary weld line prediction apparatus according to claim 5,
A secondary weld line prediction apparatus, wherein a flow vector creation means obtains a flow vector at each element or node in the analysis shape model based on an output result of the flow analysis means.
2次ウェルドライン仮想粒子の分布形態を2次ウェルドラインとすることを特徴とする2次ウェルドライン予測装置 2. The secondary weld line prediction method according to claim 1, wherein the distribution form of the secondary weld line virtual particles at the end of the analysis is a secondary weld line.
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