JP2010228247A - Simulation system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simulation system capable of grasping the occurrence of deformation with high precision. <P>SOLUTION: The simulation system comprises: conducting a flow analysis (S4 to S8) of a molten resin injected into a predetermined article shape under a predetermined molding condition; calculating an actually existing mass Mi of each element Ei of the filled molten resin based on the result of the flow analysis (S7); calculating a necessary mass NMi of the molten resin of each element Ei (S10); calculating an ideal mass IMi of the molten resin of each element Ei (S11); and determining a molding defect of each element Ei based on a deformation index DIi calculated by dividing deviation between the actually existing mass Mi and the necessary mass NMi of the elements Ei by the ideal mass IMi (S13). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、シミュレーションシステムに関する。詳しくは、射出成形により製造される樹脂製品の成形不良を予測するシミュレーションシステムに関する。   The present invention relates to a simulation system. Specifically, the present invention relates to a simulation system that predicts molding defects of resin products manufactured by injection molding.

自動車のバンパーやガーニッシュなどの樹脂製品は、製品形状のキャビティを有する金型を用意し、この金型内に熱可塑性樹脂を射出成形することにより形成される。より具体的には、この射出成形では、先ず、可動型を固定型に型締めして、これら可動型と固定型との間に製品形状のキャビティを形成する。次に、射出装置により所定の射出圧力で溶融樹脂を射出し、キャビティ内にこの溶融樹脂を充填する。また、溶融樹脂を充填する際には保圧がかけられる。その後、保圧をかけたまま溶融樹脂を冷却した後、型開きし、成形品を取り出す。   Resin products such as automobile bumpers and garnishes are formed by preparing a mold having a product-shaped cavity and injection-molding a thermoplastic resin into the mold. More specifically, in this injection molding, first, a movable mold is clamped to a fixed mold, and a product-shaped cavity is formed between the movable mold and the fixed mold. Next, the molten resin is injected at a predetermined injection pressure by an injection device, and the molten resin is filled into the cavity. In addition, a holding pressure is applied when filling the molten resin. Thereafter, the molten resin is cooled while pressure is applied, then the mold is opened and the molded product is taken out.

このような射出成形において、品質の高い成形品を製造するためには、金型の形状や、金型に射出する溶融樹脂の総量、流量、温度、及び圧力などの成形条件を適切に設定する必要がある。金型の形状や成形条件が適切でない場合には、成形品の表面に凹凸(以下、「デフォーム」という)が発生してしまう。   In such injection molding, in order to produce a high-quality molded product, the molding conditions such as the shape of the mold and the total amount of molten resin injected into the mold, flow rate, temperature, and pressure are appropriately set. There is a need. When the mold shape and molding conditions are not appropriate, unevenness (hereinafter referred to as “deformation”) occurs on the surface of the molded product.

そこで近年では、このようなデフォームの発生を事前に検証するシミュレーションシステムが開発されている(特許文献1参照)。より具体的には、特許文献1に示されたシミュレーションシステムでは、CAE解析により成形品に発生するデフォームの度合いを予測し、このデフォームの度合いが所定の値以内となるまで成形条件の再設定及びCADシステムによる金型の再設計を繰り返す。実際に金型の製作する前に、このようなシミュレーションシステムによりデフォームの発生を予測することにより、金型の製作にかかるコストや時間を削減することができる。   In recent years, therefore, a simulation system has been developed for verifying the occurrence of such deformation in advance (see Patent Document 1). More specifically, in the simulation system disclosed in Patent Document 1, the degree of deformation that occurs in a molded product is predicted by CAE analysis, and molding conditions are re-established until the degree of deformation falls within a predetermined value. Repeat the setting and redesign of the mold with the CAD system. By predicting the occurrence of deformation by such a simulation system before actually manufacturing the mold, it is possible to reduce the cost and time required to manufacture the mold.

特開平10−138310号公報JP-A-10-138310

ところで、特許文献1では、成形品の基準面からの凹凸量をデフォームの度合いとして定義し、さらにこのデフォームの度合いを、肉厚値、圧力積分値、流入温度、及び加圧時間などのCAE解析から得られた結果に基づいて算出する。しかしながら、このようにしてシミュレーションにより算出されたデフォームの度合いは、実際のデフォームを精度良く再現できるものではなかったため、より高い精度でデフォームの発生を予測できるものが望まれていた。   By the way, in patent document 1, the unevenness | corrugation amount from the reference surface of a molded article is defined as a degree of deformation, and furthermore, the degree of deformation is defined as a wall thickness value, a pressure integral value, an inflow temperature, a pressurizing time, and the like. Calculation is based on the results obtained from the CAE analysis. However, the degree of deformation calculated by the simulation in this way is not capable of accurately reproducing the actual deformation, and therefore, it is desired that the degree of deformation can be predicted with higher accuracy.

本発明は、成形不良の発生を高い精度で把握できるシミュレーションシステムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the simulation system which can grasp | ascertain generation | occurrence | production of a molding defect with high precision.

本発明は、射出成形により樹脂製品を製造する過程のシミュレーションを行い、樹脂製品における成形不良の発生を予測するシミュレーションシステム(例えば、後述のシミュレーションシステム1)を提供する。このシミュレーションシステムは、所定の製品形状に対し、所定の成形条件の下で射出された溶融樹脂の流動解析を行う流動解析実行手段(例えば、後述の演算装置3、及び後述のステップS4〜S8の実行に係る手段)と、前記流動解析の結果に基づいて、充填された溶融樹脂の要素(Ei)ごとの実在質量(Mi)を算出する実在質量算出手段(例えば、後述の演算装置3、及び後述のステップS7の実行に係る手段)と、前記流動解析の結果に基づいて、前記各要素の溶融樹脂の必要質量(NMi)を算出する必要質量算出手段(例えば、後述の演算装置3、及び後述のステップS10の実行に係る手段)と、前記各要素の溶融樹脂の理想質量(IMi)を算出する理想質量算出手段(例えば、後述の演算装置3、及び後述のステップS11の実行に係る手段)と、前記各要素の前記実在質量と前記必要質量との偏差を前記理想質量で除算して算出された指数(DIi)に基づいて、前記要素ごとに成形不良を判定する成形不良判定手段(例えば、後述の演算装置3、及び後述のステップS13の実行に係る手段)と、を備える。   The present invention provides a simulation system (for example, a simulation system 1 described later) that simulates a process of manufacturing a resin product by injection molding and predicts the occurrence of molding defects in the resin product. This simulation system includes a flow analysis execution means (for example, a calculation device 3 described later and steps S4 to S8 described later) that performs flow analysis of a molten resin injected under a predetermined molding condition for a predetermined product shape. Execution means), and based on the result of the flow analysis, an actual mass calculation means for calculating an actual mass (Mi) for each element (Ei) of the filled molten resin (for example, an arithmetic device 3 described later, and Based on the result of the flow analysis and means for executing step S7 described later), and necessary mass calculating means for calculating the required mass (NMi) of the molten resin of each element (for example, arithmetic device 3 described later, and And means for calculating an ideal mass (IMi) of the molten resin of each element (for example, arithmetic unit 3 described later, and step described later). 11) and an index (DIi) calculated by dividing a deviation between the actual mass and the required mass of each element by the ideal mass, and determining a molding defect for each element. Defective molding determination means (for example, a calculation device 3 described later and a means related to execution of step S13 described later).

この発明によれば、所定の成形条件の下で射出された溶融樹脂の流動解析を行い、この流動解析の結果に基づいて、充填された溶融樹脂の要素ごとの実在質量と、各要素の溶融樹脂の必要質量とを算出する。さらに、各要素の溶融樹脂の理想質量を算出するとともに、各要素の実在質量と必要質量との偏差を理想質量で除算することで指数を算出し、この指数に基づいて要素ごとの成形不良を判定する。このように、各要素における溶融樹脂の量に着目した指数に基づいて各要素の成形不良を判定することにより、成形不良の発生を高い精度で把握することができる。また、このようなシミュレーションを行い、成形不良が発生しないように金型の形状や成形条件を決定することにより、製品の品質を向上しながら、金型の作成にかかる時間及びコストを少なくすることができる。   According to this invention, the flow analysis of the molten resin injected under predetermined molding conditions is performed, and based on the result of the flow analysis, the actual mass of each element of the filled molten resin and the melting of each element Calculate the required mass of the resin. In addition, the ideal mass of the molten resin for each element is calculated, and an index is calculated by dividing the deviation between the actual mass of each element and the required mass by the ideal mass, and molding defects for each element are calculated based on this index. judge. Thus, by determining the molding failure of each element based on the index focusing on the amount of molten resin in each element, it is possible to grasp the occurrence of molding failure with high accuracy. In addition, by performing such a simulation and determining the shape and molding conditions of the mold so that molding defects do not occur, the time and cost required to create the mold can be reduced while improving the quality of the product. Can do.

本発明のシミュレーションシステムによれば、各要素における溶融樹脂の量に着目した指数に基づいて各要素の成形不良を判定することにより、成形不良の発生を高い精度で把握することができる。また、このようなシミュレーションを行い、成形不良が発生しないように金型の形状や成形条件を決定することにより、製品の品質を向上しながら、金型の作成にかかる時間及びコストを少なくすることができる。   According to the simulation system of the present invention, it is possible to grasp the occurrence of molding defects with high accuracy by determining molding defects of each element based on an index focusing on the amount of molten resin in each element. In addition, by performing such a simulation and determining the shape and molding conditions of the mold so that molding defects do not occur, the time and cost required to create the mold can be reduced while improving the quality of the product. Can do.

本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a simulation system according to an embodiment of the present invention. 上記実施形態に係る金型形状データの具体的な例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the metal mold | die shape data which concerns on the said embodiment. 実際の射出成形により樹脂製品を製造する具体的な手順を示す図である。It is a figure which shows the specific procedure which manufactures a resin product by actual injection molding. 上記実施形態に係る射出成形シミュレーションにより成形品の成形不良を判定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines the shaping | molding defect of a molded article by the injection molding simulation which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る三角形状の要素を示す図である。It is a figure which shows the triangular element which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係るPVT曲線の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the PVT curve which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る射出成形シミュレーションの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the injection molding simulation which concerns on the said embodiment.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係るシミュレーションシステム1の概略構成を示すブロック図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a simulation system 1 according to the present embodiment.

シミュレーションシステム1は、作業者が各種データや指令を入力する入力装置2と、各種演算処理を実行する演算装置3と、画像を表示する表示装置6と、を含んで構成される。以下詳述するように、シミュレーションシステム1では、これらハードウェアの構成により、射出成形により樹脂製品を製造する過程のシミュレーションを行い、この樹脂製品における成形不良の発生を予測する。   The simulation system 1 includes an input device 2 through which an operator inputs various data and commands, an arithmetic device 3 that executes various arithmetic processes, and a display device 6 that displays an image. As will be described in detail below, the simulation system 1 simulates the process of manufacturing a resin product by injection molding with the hardware configuration, and predicts the occurrence of molding defects in the resin product.

入力装置2は、作業者が操作可能なキーボードやマウスなどのハードウェアで構成される。この入力装置2を操作することにより入力されたデータや指令は、演算装置3に入力される。   The input device 2 includes hardware such as a keyboard and a mouse that can be operated by an operator. Data and commands input by operating the input device 2 are input to the arithmetic device 3.

表示装置6は、画像を表示可能なCRTや液晶ディスプレイなどのハードウェアで構成される。この表示装置6の表示部には、例えば、後述の射出成形シミュレーションの結果に関する画像などの演算装置3から出力された画像が表示される。   The display device 6 is configured by hardware such as a CRT or a liquid crystal display capable of displaying an image. On the display unit of the display device 6, for example, an image output from the arithmetic device 3 such as an image related to a result of an injection molding simulation described later is displayed.

演算装置3は、RAM、ROM、及びハードディスクなどで構成された記憶装置4や、この記憶装置4に格納されたデータや入力装置2から入力されたデータに基づいて各種プログラムを実行する中央演算装置(CPU)5を含んで構成される。   The arithmetic device 3 includes a storage device 4 composed of a RAM, a ROM, a hard disk, and the like, and a central arithmetic device that executes various programs based on data stored in the storage device 4 and data input from the input device 2 (CPU) 5 is included.

演算装置3の記憶装置4には、後述の射出成形シミュレーションの実行に係るシステムプログラムの他、金型形状データ、樹脂特性データ、並びに成形条件データなどのシミュレーションの実行において参照される各種データが格納されている。   The storage device 4 of the arithmetic device 3 stores various data referred to in the execution of simulation such as mold shape data, resin characteristic data, and molding condition data, in addition to a system program related to execution of an injection molding simulation described later. Has been.

金型形状データとは、射出成形に用いる金型の3次元形状データをいい、CADシステムにより設計又は修正されたものが用いられる。
図2は、金型形状データの具体的な例を示す図である。本実施形態は、図2に示すような車両のバンパーBを射出成形により製造する場合を例として説明する。
図2に示すように、金型形状データには、成形品の厚みや形状に関する3次元形状データの他、溶融樹脂が射出される複数のゲートG1,G2,G3,G4の位置に関する情報や、複数のランナーR1,R2,R3の位置に関する情報などが含まれる。
Mold shape data refers to the three-dimensional shape data of a mold used for injection molding, and is designed or modified by a CAD system.
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of mold shape data. In the present embodiment, a case where a bumper B of a vehicle as shown in FIG. 2 is manufactured by injection molding will be described as an example.
As shown in FIG. 2, in the mold shape data, in addition to the three-dimensional shape data related to the thickness and shape of the molded product, information on the positions of the plurality of gates G1, G2, G3, G4 from which the molten resin is injected, Information on the positions of the plurality of runners R1, R2, R3 is included.

図1に戻って、成形条件データとは、射出成形を行う際における溶融樹脂や金型の状態に関するデータを含む。なお、この成形条件データの詳細な構成については後に詳述する。   Returning to FIG. 1, the molding condition data includes data relating to the state of the molten resin and the mold when performing injection molding. The detailed configuration of the molding condition data will be described in detail later.

樹脂特性データとは、射出成形に用いる樹脂の特性に関するデータをいう。より具体的には、この樹脂特性データには、樹脂の比熱、熱伝導率、固化温度、ヤング率、及びポアソン比などの樹脂の物性に関するデータの他、樹脂の圧力、比容積、及び温度を関連付けるPVT曲線(後述の図6参照)に関するデータが含まれる。   The resin characteristic data refers to data relating to the characteristics of the resin used for injection molding. More specifically, the resin characteristic data includes the resin pressure, specific volume, and temperature in addition to data on the physical properties of the resin such as specific heat, thermal conductivity, solidification temperature, Young's modulus, and Poisson's ratio of the resin. Data relating to the associated PVT curve (see FIG. 6 below) is included.

図3は、実際の射出成形により樹脂製品を製造する具体的な手順を示す図である。
図3に示すように、射出成形は、主に(a)充填工程と、(b)保圧・冷却工程と、(c)型引き工程との3つの工程で構成されている。
FIG. 3 is a diagram showing a specific procedure for manufacturing a resin product by actual injection molding.
As shown in FIG. 3, the injection molding is mainly composed of three steps: (a) a filling step, (b) a pressure holding / cooling step, and (c) a mold drawing step.

充填工程では、可動型91を固定型92に型締めして、これら可動型91と固定型92との間にキャビティCを形成する。さらに、図示しない射出装置により、溶融樹脂を所定の成形条件の下でキャビティC内に充填する。ここで、溶融樹脂を充填する際には、キャビティC内の溶融樹脂に所定の圧力の保圧がかけられる。   In the filling step, the movable mold 91 is clamped to the fixed mold 92, and the cavity C is formed between the movable mold 91 and the fixed mold 92. Furthermore, the molten resin is filled into the cavity C under predetermined molding conditions by an injection device (not shown). Here, when the molten resin is filled, a predetermined pressure is applied to the molten resin in the cavity C.

保圧・冷却工程では、キャビティC内の溶融樹脂に保圧をかけたまま、この溶融樹脂を冷却する。これにより、溶融樹脂は次第に硬化するとともに、収縮する。
型引き工程では、溶融樹脂が硬化した後、型開きし、型内の成形品を取り出す。
In the pressure holding / cooling step, the molten resin is cooled while pressure is applied to the molten resin in the cavity C. As a result, the molten resin gradually cures and contracts.
In the mold drawing step, after the molten resin is cured, the mold is opened and the molded product in the mold is taken out.

以上のような射出成形の手順において、成形品にデフォームが発生する原因は、主として溶融樹脂の量が不足したことによるものと考えられる。つまり、上述のように充填工程では、後の保圧・冷却工程において溶融樹脂が収縮することを見越して、保圧をかけながら溶融樹脂を充填することによりキャビティCの容積よりも多い量の溶融樹脂を充填する。しかしながら、ここで充填する溶融樹脂の量が必要な量よりも不足していた場合には、成形品は本来要求される厚みよりも収縮してしまい、結果としてデフォームが発生する。そこで、以下詳細に説明するように、本発明の射出成形シミュレーションでは、仮想的に設定された型内に充填された溶融樹脂の量に特に着目して、成形不良の判定を行う。   In the injection molding procedure as described above, the cause of the occurrence of deformation in the molded product is considered to be mainly due to the insufficient amount of the molten resin. In other words, in the filling step, as described above, in view of the fact that the molten resin shrinks in the subsequent pressure-holding / cooling step, the molten resin is filled in a larger amount than the volume of the cavity C by filling the molten resin while holding the pressure. Fill with resin. However, if the amount of molten resin to be filled here is less than the required amount, the molded product shrinks more than the originally required thickness, resulting in deformation. Therefore, as will be described in detail below, in the injection molding simulation of the present invention, a molding defect is determined by paying particular attention to the amount of molten resin filled in a virtually set mold.

以下、本実施形態の射出成形シミュレーションについて詳細に説明する。
図4は、射出成形シミュレーションにより成形品の成形不良を判定する手順を示すフローチャートである。
Hereinafter, the injection molding simulation of this embodiment will be described in detail.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining a molding defect of a molded product by injection molding simulation.

ステップS1では、記憶装置から、金型形状データを読み込み、
ステップS2では、記憶装置から、樹脂特性データを読み込む。
In step S1, the mold shape data is read from the storage device,
In step S2, resin characteristic data is read from the storage device.

ステップS3では、成形条件データを設定する。この成形条件データは、記憶装置に格納されたデータが用いられるか、又は入力装置により入力されたデータが用いられる。具体的には、この成形条件データには、キャビティ内に溶融樹脂を射出する際における溶融樹脂の射出温度、射出流量、及び射出圧力の他、金型の温度、保圧プロファイルなどの、後述の流動解析に必要なデータが含まれる。   In step S3, molding condition data is set. As the molding condition data, data stored in a storage device is used, or data input by an input device is used. Specifically, in this molding condition data, in addition to the injection temperature, injection flow rate, and injection pressure of the molten resin when injecting the molten resin into the cavity, the mold temperature, the pressure holding profile, etc. will be described later. Contains data necessary for flow analysis.

次に、ステップS4〜S8では、入力された金型形状データ、樹脂特性データ、及び成形条件データに基づいて、仮想的に設定された型内に射出された溶融樹脂の流動解析を実行する。この流動解析では、上述の充填工程と、保圧・冷却工程における溶融樹脂の挙動及び状態変化を、時系列に沿って解析する。この流動解析の出力には、例えば、型内における溶融樹脂の質量分布、圧力分布、温度分布などが含まれている。以下、具体的な工程について説明する。   Next, in steps S4 to S8, flow analysis of the molten resin injected into the virtually set mold is executed based on the input mold shape data, resin characteristic data, and molding condition data. In this flow analysis, the behavior and state change of the molten resin in the above-described filling process and pressure holding / cooling process are analyzed in time series. The output of the flow analysis includes, for example, the mass distribution, pressure distribution, and temperature distribution of the molten resin in the mold. Hereinafter, specific steps will be described.

ステップS4では、上述のステップにおいて設定された成形条件の下で、溶融樹脂の射出を開始する。
ステップS5では、型内の全領域における溶融樹脂の圧力が所定の閾値を上回ったか否かを判別する。この閾値は、型内に十分な圧力で溶融樹脂が充填されたか否かを判定するために設定された閾値である。より具体的には、例えば、20〜30MPa程度の範囲内で板圧及び形状に応じて設定される。この判別がYESの場合には、溶融樹脂の充填が完了したとしてステップS6に移る。この判別がNOの場合には、型内で溶融樹脂が流動していると判定し、溶融樹脂の射出を継続する。
In step S4, injection of molten resin is started under the molding conditions set in the above steps.
In step S5, it is determined whether or not the pressure of the molten resin in all the regions in the mold exceeds a predetermined threshold value. This threshold value is a threshold value set to determine whether or not the molten resin is filled in the mold with sufficient pressure. More specifically, for example, it is set according to the plate pressure and shape within a range of about 20 to 30 MPa. If this determination is YES, it is determined that the filling of the molten resin is completed, and the process proceeds to step S6. If this determination is NO, it is determined that the molten resin is flowing in the mold, and the injection of the molten resin is continued.

ステップS6では、ステップS5において溶融樹脂の充填が完了したと判定されたことに応じて溶融樹脂の射出を終了し、さらに型内の溶融樹脂の冷却を開始し、溶融樹脂の状態が変化する過程を解析する。
具体的には、型内の溶融樹脂を図5に示すような複数の三角形状の要素Ei(i=1,2,…)に分割し、要素Eiごとの溶融樹脂の状態(樹脂温度Ti、樹脂質量Mi、樹脂圧力Pi)の時間変化を解析する。
In step S6, the process of ending injection of the molten resin in response to the determination that the filling of the molten resin is completed in step S5, and further starting the cooling of the molten resin in the mold, and changing the state of the molten resin Is analyzed.
Specifically, the molten resin in the mold is divided into a plurality of triangular elements Ei (i = 1, 2,...) As shown in FIG. 5, and the state of the molten resin for each element Ei (resin temperature Ti, The time change of the resin mass Mi and the resin pressure Pi) is analyzed.

ステップS7では、各要素Eiに対し、圧力Piが「0」になった時点における樹脂温度Ti及び樹脂質量Miを記録する。なお、この圧力Piが「0」になった時刻を固化時刻tiとする。また、この固化時刻tiにおける樹脂質量Miを、以下では実在質量Miという。   In step S7, the resin temperature Ti and the resin mass Mi at the time when the pressure Pi becomes “0” are recorded for each element Ei. The time when the pressure Pi becomes “0” is set as a solidification time ti. In addition, the resin mass Mi at the solidification time ti is hereinafter referred to as an actual mass Mi.

ステップS8では、全要素Ei(i=1,2,…)の圧力Piが「0」になったか否か、すなわち全要素Eiに対する樹脂温度Ti、実在質量Mi、及び固化時刻tiの記録が完了したか否かを判別する。この判別がYESの場合にはステップS9に移り、NOの場合にはステップS7に移る。   In step S8, whether or not the pressure Pi of all the elements Ei (i = 1, 2,...) Has become “0”, that is, the recording of the resin temperature Ti, the actual mass Mi, and the solidification time ti for all the elements Ei is completed. It is determined whether or not. If this determination is YES, the process proceeds to step S9, and if NO, the process proceeds to step S7.

ステップS9では、各要素Eiの要素体積Viと、各要素Eiの温度Tiにおける比容積SVi、及び常用温度(例えば、25℃)すなわち溶融樹脂の固化後における比容積SV0iを算出する。
具体的には、各要素Eiの要素体積Viは、図5に示すように、三角形状の各要素Eiの表面積Siに厚みWiを乗算することにより算出される。
また、温度Tiにおける比容積SVi及び固化後の比容積SV0iは、それぞれ、図6に示すような、溶融樹脂の圧力、比容積、及び温度を関連付けるPVT曲線に基づいて算出される。
In step S9, the element volume Vi of each element Ei, the specific volume SVi at the temperature Ti of each element Ei, and the normal temperature (for example, 25 ° C.), that is, the specific volume SV0i after solidification of the molten resin are calculated.
Specifically, as shown in FIG. 5, the element volume Vi of each element Ei is calculated by multiplying the surface area Si of each triangular element Ei by the thickness Wi.
Further, the specific volume SVi at the temperature Ti and the specific volume SV0i after solidification are calculated based on a PVT curve associating the pressure, specific volume, and temperature of the molten resin as shown in FIG.

ステップS10では、各要素Eiの溶融樹脂の必要樹脂質量NMiを算出する。この必要樹脂質量NMiは、要素Eiに時刻tiにおける状態の溶融樹脂を充填した場合における要素Eiの質量を示す物理量であり、下記式(1)に示すように、要素体積Viを比容積SViで除算することにより算出される。
必要質量NMi=要素体積Vi/比容積SVi (1)
In step S10, the required resin mass NMi of the molten resin of each element Ei is calculated. This required resin mass NMi is a physical quantity indicating the mass of the element Ei when the element Ei is filled with the molten resin in the state at the time ti. As shown in the following formula (1), the element volume Vi is expressed as a specific volume SVi. Calculated by dividing.
Necessary mass NMi = element volume Vi / specific volume SVi (1)

ステップS11では、各要素Eiの溶融樹脂の固化後の理想樹脂質量IMiを算出する。この理想樹脂質量IMiは、溶融樹脂の固化後における要素Eiの樹脂の質量を示す物理量であり、下記式(2)に示すように、要素体積Viを、溶融樹脂の固化後の比容積SV0iで除算することにより算出される。
理想樹脂質量IMi=要素体積Vi/比容積SV0i (2)
In step S11, the ideal resin mass IMi after solidification of the molten resin of each element Ei is calculated. This ideal resin mass IMi is a physical quantity indicating the mass of the resin of the element Ei after solidification of the molten resin. As shown in the following formula (2), the element volume Vi is expressed by a specific volume SV0i after solidification of the molten resin. Calculated by dividing.
Ideal resin mass IMi = element volume Vi / specific volume SV0i (2)

ステップS12では、下記式(3)に示すように、実在樹脂質量Miから必要樹脂質量NMiを減算したものを、理想樹脂質量IMiで除算することにより、各要素Eiにおけるデフォームの度合いを示すデフォーム指数DIiを算出する。
デフォーム指数DIi=(実在樹脂質量Mi−必要樹脂質量NMi)
/理想樹脂質量IMi (3)
In step S12, as shown in the following formula (3), a value obtained by subtracting the required resin mass NMi from the actual resin mass Mi is divided by the ideal resin mass IMi, thereby indicating the degree of deformation in each element Ei. The foam index DIi is calculated.
Deformation index DIi = (real resin mass Mi−required resin mass NMi)
/ Ideal resin mass IMi (3)

上記式(3)において、デフォーム指数DIiの分子は、射出成形を行った結果、充填された樹脂の過不足量を示す。したがって、必要樹脂質量NMiに対し実在樹脂質量Miが足りない場合には、このデフォーム指数DIiは負の値となる。このため、デフォームの度合いが大きいほど、デフォーム指数DIiは小さな値になる。また、固化後の樹脂量の理論値を示す理想樹脂質量IMiで除算することにより、デフォーム指数DIiを、各要素の樹脂の過不足度合いを示す無次元の指数として定義することができる。   In the above formula (3), the numerator of the deformation index DIi indicates the excess or deficiency of the filled resin as a result of injection molding. Therefore, when the actual resin mass Mi is insufficient with respect to the required resin mass NMi, the deform index DIi becomes a negative value. For this reason, the larger the degree of deformation, the smaller the deformation index DIi. Further, the division index DIi can be defined as a dimensionless index indicating the degree of excess or deficiency of the resin of each element by dividing by the ideal resin mass IMi indicating the theoretical value of the resin amount after solidification.

ステップS13では、デフォーム指数DIiに基づいて、要素Eiごとに成形不良を判定する。より具体的には、デフォーム指数DIiと所定の判定閾値THとを比較し、デフォーム指数DIiが判定閾値THよりも小さい場合には、この要素Eiにデフォームが発生した、すなわち成形不良が発生したと判定する。   In step S13, a molding defect is determined for each element Ei based on the deformation index DIi. More specifically, the deformation index DIi is compared with a predetermined determination threshold value TH. When the deformation index DIi is smaller than the determination threshold value TH, the deformation has occurred in the element Ei, that is, there is a molding defect. It is determined that it has occurred.

ここで、成形不良が判定された場合、すなわち、デフォーム指数が判定閾値THよりも小さいと判定された要素が存在する場合、基本的には、全要素においてデフォーム指数が判定閾値THを上回るまで、成形条件データ及び金型形状データの修正と上述のステップS1〜S13の実行とを繰り返す。   Here, when a molding defect is determined, that is, when there is an element for which the deform index is determined to be smaller than the determination threshold value TH, basically, the deform index for all elements exceeds the determination threshold value TH. Until then, the correction of the molding condition data and the mold shape data and the execution of the above steps S1 to S13 are repeated.

図7は、以上のような射出成形シミュレーションの結果を示す図である。
縦軸はシミュレーションの結果により算出された各要素のデフォーム指数を示し、横軸は各要素の実際のデフォーム量を示す。
FIG. 7 is a diagram showing the results of the injection molding simulation as described above.
The vertical axis represents the deformation index of each element calculated from the simulation results, and the horizontal axis represents the actual deformation amount of each element.

この図に示すように、シミュレーションにより算出されたデフォーム指数と実際のデフォーム量とは明らかに相関がある。すなわち、デフォーム指数が小さくなるに従い、デフォーム量は大きくなる。したがって、デフォーム指数を用いてデフォームの発生を判定することの有効性が確認された。
また、上述のデフォーム指数に対する判定閾値THは、以上のようなデフォーム指数と実際のデフォーム量との相関関係を導いた後、実際のデフォーム量が所望の値より小さくなるように設定される。
As shown in this figure, there is a clear correlation between the deformation index calculated by simulation and the actual deformation amount. That is, the amount of deformation increases as the deformation index decreases. Therefore, the effectiveness of determining the occurrence of deformation using the deformation index was confirmed.
In addition, the determination threshold TH for the above-described deformation index is set so that the actual deformation amount becomes smaller than a desired value after deriving the correlation between the deformation index and the actual deformation amount as described above. Is done.

本実施形態によれば、所定の成形条件の下で射出された溶融樹脂の流動解析を行い、この流動解析の結果に基づいて、仮想的に設定された型内に充填された溶融樹脂の要素Eiごとの実在樹脂質量Miと、各要素Eiの溶融樹脂の必要樹脂質量NMiとを算出する。さらに、各要素Eiの溶融樹脂の理想樹脂質量IMiを算出するとともに、各要素Eiの実在樹脂質量Miと必要樹脂質量NMiとの偏差を理想樹脂質量IMiで除算することでデフォーム指数DIiを算出し、このデフォーム指数DIiに基づいて要素Eiごとの成形不良を判定する。このように、各要素Eiにおける溶融樹脂の量に着目したデフォーム指数DIiに基づいて各要素Eiの成形不良を判定することにより、成形不良の発生を高い精度で把握することができる。また、このようなシミュレーションを行い、成形不良が発生しないように金型の形状や成形条件を決定することにより、製品の品質を向上しながら、金型の作成にかかる時間及びコストを少なくすることができる。   According to this embodiment, the flow analysis of the molten resin injected under predetermined molding conditions is performed, and based on the result of the flow analysis, elements of the molten resin filled in a virtually set mold The actual resin mass Mi for each Ei and the required resin mass NMi of the molten resin of each element Ei are calculated. Furthermore, the ideal resin mass IMi of the molten resin of each element Ei is calculated, and the deformation index DIi is calculated by dividing the deviation between the actual resin mass Mi of each element Ei and the required resin mass NMi by the ideal resin mass IMi. Then, a molding defect for each element Ei is determined based on the deformation index DIi. Thus, by determining the molding failure of each element Ei based on the deformation index DIi focusing on the amount of molten resin in each element Ei, it is possible to grasp the occurrence of molding failure with high accuracy. In addition, by performing such a simulation and determining the shape and molding conditions of the mold so that molding defects do not occur, the time and cost required to create the mold can be reduced while improving the quality of the product. Can do.

上述のように、本実施形態のシミュレーションシステムは、基礎となる成形条件データ及び金型形状データを準備し、上述のステップS1〜S13の射出成形シミュレーションの実行と、成形条件データ及び金型形状データの修正とを複数回繰り返すことにより、最終的に成形不良の無い成形条件及び金型形状を決定することができる。つまり、本実施形態のシミュレーションシステムは、実際の金型の試作及び試作した金型を用いた製品の試作を行うことなく成形不良の無い成形条件及び金型形状を決定できるものである。しかしながら、本実施形態のシミュレーションシステムと、実際の金型及び製品の試作とを組み合わせて用いることにより、成形不良の無い成形条件及び金型形状をより効率的に決定することができる場合もある。   As described above, the simulation system according to the present embodiment prepares basic molding condition data and mold shape data, executes the injection molding simulation in steps S1 to S13, and performs molding condition data and mold shape data. By repeating this correction several times, it is possible to finally determine molding conditions and mold shapes free from molding defects. In other words, the simulation system of the present embodiment can determine molding conditions and mold shapes that are free from molding defects without performing trial manufacture of actual molds and trial manufacture of products using the prototype molds. However, by using the simulation system of this embodiment in combination with an actual mold and trial manufacture of a product, there are cases where the molding conditions and mold shape without molding defects can be determined more efficiently.

この場合、一度、射出成形シミュレーションを実行し、その判定結果に基づいて成形条件データ及び金型形状データを修正する際に、上記金型及び製品の試作の結果を反映させることが好ましい。より具体的には、先ず、射出成形シミュレーションの判定結果に基づいて、金型を試作し、さらにこの金型で製品を試作する。そして、試作品における各要素の板厚を測定し、この測定値に基づいて成形条件データ及び金型形状データの修正を行う。以上のようにしてデータの修正に、実際の試作品の情報を反映させることにより、より効率的、すなわち短時間で成形不良の無い成形条件及び金型形状を決定することができる。   In this case, it is preferable that the injection molding simulation is executed once and the mold and product prototype results are reflected when the molding condition data and the mold shape data are corrected based on the determination result. More specifically, first, a mold is prototyped based on the determination result of the injection molding simulation, and a product is prototyped using this mold. Then, the plate thickness of each element in the prototype is measured, and the molding condition data and the mold shape data are corrected based on the measured values. By reflecting the actual prototype information in the data correction as described above, it is possible to determine molding conditions and mold shapes that are more efficient, that is, without molding defects in a short time.

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements and the like within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

1…シミュレーションシステム
2…入力装置
3…演算装置
4…記憶装置
5…中央演算装置
6…表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Simulation system 2 ... Input device 3 ... Arithmetic device 4 ... Memory | storage device 5 ... Central processing unit 6 ... Display apparatus

Claims (1)

射出成形により樹脂製品を製造する過程のシミュレーションを行い、樹脂製品における成形不良の発生を予測するシミュレーションシステムであって、
所定の製品形状に対し、所定の成形条件の下で射出された溶融樹脂の流動解析を行う流動解析実行手段と、
前記流動解析の結果に基づいて、充填された溶融樹脂の要素ごとの実在質量を算出する実在質量算出手段と、
前記流動解析の結果に基づいて、前記各要素の溶融樹脂の必要質量を算出する必要質量算出手段と、
前記各要素の溶融樹脂の理想質量を算出する理想質量算出手段と、
前記各要素の前記実在質量と前記必要質量との偏差を前記理想質量で除算して算出された指数に基づいて、前記要素ごとに成形不良を判定する成形不良判定手段と、を備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
A simulation system that simulates the process of manufacturing a resin product by injection molding and predicts the occurrence of molding defects in the resin product,
A flow analysis execution means for performing a flow analysis of a molten resin injected under a predetermined molding condition for a predetermined product shape;
Based on the result of the flow analysis, an actual mass calculating means for calculating an actual mass for each element of the filled molten resin;
Based on the result of the flow analysis, required mass calculating means for calculating the required mass of the molten resin of each element;
Ideal mass calculating means for calculating the ideal mass of the molten resin of each element;
A molding defect determining means for determining a molding defect for each element based on an index calculated by dividing a deviation between the actual mass and the necessary mass of each element by the ideal mass. A simulation system.
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