JP2659754B2 - 射出成形金型及びその作成方法 - Google Patents

射出成形金型及びその作成方法

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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3835Designing moulds, e.g. using CAD-CAM

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  • 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)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、射出成形用のキャビティ形成面部を有した
金型及びその作成方法に関する。
(従来の技術) 車両においては、バンパー等の車体構成部材が、加工
性に優れ、しかも、重量軽減の観点から有利となる合成
樹脂成形品とされたものが増加している。合成樹脂成形
品は、通常射出成形機が用いられて製造され、その品質
が射出成形機に用いられる金型の良否により左右される
割合が大なるものとされる。従って、合成樹脂成形品に
形状の複雑化や高品質化が要求されるに伴って、射出成
形用金型の設計及び作成の重要性が増してきている。
射出成形用金型は、一般に、固定型部と固定型部に対
して接離する可動型部との対から成り、可動型部側に得
られるべき成形品の形状に応じた外面形状を有するもの
とされたコア型が、所謂、雄型として設けられ、一方、
得られるべき成形品の形状に応じた外面形状を有して固
定型部側にコア型に対向するキャビティ型が、所謂、雌
型として設けられて、固定型部に対して可動型部が近接
せしめられたもとで、コア型とキャビティ型との間に、
流動体とされた合成樹脂材等の成形材料が射出された後
それが固化されて成形品が得られることになるキャビテ
ィが形成される。そして、キャビティへの成形材料の射
出は、固定型部側に設けられたスプルーやランナー等で
形成される通路部を通じ、その通路部のキャビティに対
する開口部であるゲートから行われる。
斯かる射出成形用金型の作成にあたっては、従来、キ
ャビティを形成するコア型及びキャビティ型の夫々が、
その形状から見た中心位置が可動型部及び固定型部の夫
々の中心位置に一致するものとなるように設計されてい
る。即ち、キャビティが形成される際、キャビティ内に
得られる成形品の中心位置が金型の中心位置に一致する
ように設計されるのである。
(発明が解決しようとする課題) 上述の如くの射出成形用金型におけるキャビティに流
動体とされた合成樹脂材等の成形材料が射出される際
に、キャビティに注入された成形材料がコア型及びキャ
ビティ型に及ぼす圧力、即ち、成形材料圧は、キャビテ
ィ内において一様とはならず、例えば、コア型及びキャ
ビティ型がキャビティ内への成形材料の射出口となるゲ
ートの近傍位置において受ける成形材料圧は、コア型及
びキャビティ型が他の位置において受ける成形材料圧よ
り高いものとなる。従って、射出成形用金型が、従来の
如く、キャビティを形成するコア型及びキャビティ型の
夫々が、その形状から見た中心位置が可動型部及び固定
型部の夫々の中心位置に一致するものとなるように設計
されていると、可動型部が固定型部に対して及ぼす押圧
力に基づいてキャビティの各部に作用する型締力が、キ
ャビティの各部においてコア型及びキャビティ型に作用
する成形材料圧に対応したものとならず、その結果、キ
ャビティ全体に亙って均等な型締めがなされるのではな
く、偏った型締めがなされることなになってしまう虞が
ある。そして、射出成形用金型におけるキャビティへの
成形材料の射出にあたって偏った型締めがなされると、
例えば、成形品における、コア型及びキャビティ型に作
用する成形材料圧が高いものとなるゲートの周囲部分
に、固定型部と可動型部の間に生じる隙間に成形材料が
流れ込んで形成される、所謂、バリが生じる虞が大とな
る。
このような不都合を回避すべく、キャビティへの成形
材料の射出圧力を減少させることや型締力を増大させる
ことも考えられるが、成形材料の射出圧力を減少させる
場合には、キャビティに対する成形材料の充填不足を生
じる虞が伴われ、また、型締力を増大させるには射出成
形機の大型化を必要とすることになり、いずれも良策と
は言えない。
斯かる点に鑑み、本発明は、流動体とされた合成樹脂
材等の成形材料が射出された後それが固化されて成形品
が得られることになるキャビティを形成するキャビティ
形成部が内部に設けられるにあたり、キャビティへの成
形材料の射出圧力を減少させることや型締力を増大させ
ることによることなく、成形品におけるバリの発生が抑
えられるようにされた射出成形金型を提供することを目
的とする。
また、本発明は、その内部に流動体とされた合成樹脂
材等の成形材料が射出された後それが固化されて成形品
が得られることになるキャビティを形成する金型であっ
て、キャビティへの成形材料の射出圧力を減少させるこ
とや型締力を増大させることによることなく、成形品に
おけるバリの発生が抑えられるようにされたものを作成
することができる射出成形金型作成方法を提供すること
を目的とする。
(課題を解決するための手段) 上述の目的を達成すべく、本発明に係る射出成形金型
は、成形品を得べく成形材料が射出されるキャビティを
形成するキャビティ形成部についての成形材料射出時の
圧力中心位置が、シュミレーション手法によりモデル化
された成形品上に格子パターンの各交点に位置するノー
ドが設定されるとともに、各ノードがキャビティ形成部
からの反作用として作用する圧力値が求められ、所定の
方向に伸びる複数のノード列毎に当該ノード列を形成す
る複数のノードの夫々における圧力値の和が算出される
とともに、算出された複数の和の総和が算出されて、モ
デル化された成形品上における上述の総和の1/2に相当
する圧力値が作用する点を通りノード列に沿う方向に伸
びる直線上の位置に対応する位置として求められるもと
で、キャビティ形成部が圧力中心位置をそのキャビティ
形成部が設けられる金型の中心位置に一致するものとし
て配されるようにして構成される。
また、本発明に係る射出成形金型作成方法は、成形品
を得べく成形材料が射出されるキャビティを形成するキ
ャビティ形成部についての成形材料射出時の圧力中心位
置を、シュミレーション手法によりモデル化された成形
品上に格子パターンの各交点に位置するノードを設定す
るとともに、各ノードにキャビティ形成部からの反作用
として作用する圧力値を求め、所定の方向に伸びる複数
のノード列毎に当該ノード列を形成する複数のノードの
夫々における圧力値の和を算出するとともに、求められ
た複数の和の総和を算出し、モデル化された成形品上に
おける上述の総和の1/2に相当する圧力値が作用する点
を通りノード列に沿う方向に伸びる直線上の位置に対応
する位置として求めたもとで、キャビティ形成部が設け
られる金型を、その中心位置にキャビティ形成部の圧力
中心位置を一致させるべく配して作成するものとされ
る。
(作 用) このような本発明に係る射出成形金型作成方法により
作成された本発明に係る射出成形金型によれば、そのキ
ャビティ内に流動体とされた合成樹脂材等の成形材料が
射出されて成形品が成形される際に、キャビティに注入
された成形材料が及ぼす成形材料圧を受ける金型のキャ
ビティ形成部についての圧力中心位置が金型の中心位置
に一致せしめられて、キャビティに対する偏った型締め
の軽減が図られ、その結果、キャビティへの成形材料の
射出圧力の減少や型締力の増大によることなく、例え
ば、成形品における金型のキャビティ形成部に作用する
成形材料圧が高いものとなる位置の周囲部分において
も、バリの発生が抑えられることになる。
(実施例) 以下、本発明に係る射出成形金型及びその作成方法の
一例を図面を参照して説明する。
この例は、本発明に係る射出成形金型及びその作成方
法が、車両の車体構成部材であるバンパーを合成樹脂材
によって製作するための射出成形用金型及びその作成に
適用されたものとされている。
そして、この例においては、先ず、合成樹脂成形品と
されるバンパーが、それを得るための金型のキャビティ
内に流動体とされた合成樹脂材が射出されて成形される
際における金型のキャビティ形成部に作用する圧力、即
ち、合成樹脂圧の分布をシミュレーション手法により求
める。斯かる合成樹脂圧の分布のシュミレーション手法
による探求は、例えば、コンピュータによる溶融合成樹
脂流動解析システムを用いて、以下の如くの手順をもっ
て行う。
先ず、第2図に示される如くに、成形されるべきバン
パーの全体をあらわす3次元像の各面を、多数の同一寸
法の正方形の集合体としてモデル化し、次に、第3図に
示される如くに、バンパーの全体をあらわす3次元像の
各面における正方形で表された区分を、夫々が三角形を
なす複数の解析要素に分割する。斯かる際、厳密な解析
が要される面については、解析要素が密に配されるもの
となるようにする。そして、各解析要素間における格子
パターンの各交点に位置するノードに識別符号を付与す
る。斯かるノードに対する識別符号の付与は、第3図に
おいてQで示される領域を拡大図示する第4図に示され
る如く、例えば、バンパーの正面については、バンパー
の長手方向に沿うラインL1〜LmにおけるラインL1上にあ
るものにN1-1〜N1-nが付与され、ラインL2上にあるもの
にN2-1〜N2-nが付与されるという態様をもって、ライン
Lm上にあるものにNm-1〜Nm−n′が付与されるまで順
次なされる。
次に、溶融合成樹脂流動解析システムに従い、その解
析プログラムに、合成樹脂射出成形時における合成樹脂
材の射出圧や温度,射出時間等の射出条件に入力して、
金型のキャビティ内でバンパーに成形される合成樹脂材
が金型のキャビティ形成部に及ぼす合成樹脂圧、従っ
て、キャビティ形成部における反作用によりキャビティ
内で成形されたバンパーが金型のキャビティ形成部から
受けることになる圧力の識別符号が付与されたノードの
夫々における値を求め、ノードN1-1〜N1-nにおける圧力
値を夫々P1-1〜P1-n,ノードN2-1〜N2-nにおける圧力値
を夫々P2-1〜P2-n,・・・,ノードNm-1〜Nm−n′
おける圧力値を夫々Pm-1〜Pm−n′として記録する。
このようにして求められた各ノードにおける圧力値につ
いて、等圧線図を描くと、例えば、第5図に示される如
くとなる。
続いて、金型のキャビティ内に射出された合成樹脂材
によってバンパーが成形されるにあたって合成樹脂圧を
受ける金型のキャビティ形成部についての圧力中心位置
を、上述の如くにして求められた、第3図に示される如
くの三角形をなす解析要素の集合体とされたバンパーの
モデル上における圧力分布に基ずき、以下の如くにして
金型のキャビティ内で成形されるバンパーについての圧
力中心位置を求めることによって、求める。
先ず、第3図に示される如くの三角形をなす解析要素
の集合体とされたバンパーのモデルにおけるラインL1
ついて、その上にあるノードN1-1〜N1-nにおける圧力値
P1-1〜P1-nの和: を算出し、 次に、ラインL2について、その上にあるノードN2-1〜N
2-nにおける圧力値P2-1〜P2-nの和: AP1とAP2との累計AP1+AP2とを算出し、 続いて、ラインL3について、その上にあるノードN3-1
N3-nにおける圧力値P3-1〜P3-nの和: AP1からAP3までの累計AP1+AP2+AP3とを算出し、 以下、同様にして各ラインについてその上にあるノード
における圧力値の和とそのラインまでの圧力値の累計
を、ラインLmについて、その上にあるノードNm-1〜N
m−n′における圧力値Pm-1〜Pm−n′の和: AP1からAPmまでの累計AP1+AP2+AP3+・・・+APmを得
るまで順次算出する。
そして、ラインLmについて算出された累計AP1+AP2
AP3+・・・+APm(AP1〜APmの総和)の1/2、即ち、1/2
(AP1+AP2+AP3+・・・+APm)を算出して、その算出
値に相当する累計値に対応する、第3図に示される如く
の三角形をなす解析要素の集合体とされたバンパーのモ
デル上におけるラインL1〜Lmのうちのいずれか、もしく
は、ラインL1〜Lmのうちの隣り合う2本の間の位置を求
める。斯かる位置は、例えば、第3図及び第4図におい
て一点鎖線Lcで示される如くの位置とされる。このよう
な第3図に示される如くの三角形をなす解析要素の集合
体とされたバンパーのモデル上における位置Lcが、金型
のキャビティ内で成形されるバンパーについての圧力中
心位置であり、従って、合成樹脂圧を受ける金型のキャ
ビティ形成部についての圧力中心位置となる。
上述の如くにして、金型のキャビティ内に射出された
合成樹脂材によってバンパーが成形されるにあたって合
成樹脂圧を受ける金型のキャビティ形成部についての圧
力中心位置が求められた後、実際にバンパーを得るため
の射出成形用金型を、その金型におけるキャビティ形成
部が、求められた圧力中心位置を金型の中心位置に一致
させるべく配されたものとなるようにして作成する。
その際、例えば、バンパーを得るための射出成形用金
型を、雄型であるコア型が設けられる可動型部と雌型で
あるキャビティ型が設けられる固定型部との対をもって
構成される、本発明に係る射出成形金型の一例の要部を
あらわす第1図に示される如くのものとする。第1図に
示される本発明に係る射出成形金型の一例は、可動型部
と固定型部との対のうちの固定型部10を、それに設けら
れる、バンパーの外面形状に対応する外面部を有するも
のとされ、キャビティ形成部の一部をなすものとなるキ
ャビティ型11を、上述の如くにして求められた金型のキ
ャビティ形成部についての圧力中心位置Lc′が、固定型
部10におけるキャビティ型11の長手方向に直交する方向
の中心位置Dcに一致するように配して作成し、また、斯
かる固定型部10に対する可動型部を、それに設けられ
る、バンパーの内面形状に対応する外面部を有するもの
とされ、キャビティ形成部の一部をなすものとなるコア
型が、固定型部10におけるキャビティ型11に対向するも
のとなるようにして作成する。
以上の如くにして、バンパーを合成樹脂材によって製
作するための射出成形用金型(本発明に係る射出成形金
型の一例)を、例えば、可動型部に設けられるコア型と
固定型部に設けられるキャビティ型とから成るものとさ
れるキャビティ形成部が、それについてのキャビティ内
に射出される合成樹脂材から受ける圧力に関する圧力中
心位置を、金型の中心位置に一致させるべく配されたも
のとして得ることができることになる。
なお、上述の例においては、本発明に係る射出成形金
型作成方法がバンパーを合成樹脂材によって製作するた
めの射出成形用金型の作成に適用されているが、本発明
に係る射出成形金型作成方法は、斯かる例に限られず、
他の各種の射出成形用金型の作成に適用し得るものであ
る。
また、上述の例においては、作成される本発明に係る
射出成形金型の一例がバンパーを合成樹脂材によって製
作するためのものとされており、それにより成形される
バンパーの形状からして、キャビティ形成部についての
圧力中心位置と金型の中心位置との一致が、一方向にお
いてのみ図られるようにされているが、本発明に係る射
出成形金型及びその作成方法は、成形品の形状に応じ
て、キャビティ形成部についての圧力中心位置を互いに
直交する2方向について夫々求め、キャビティ形成部に
ついての圧力中心位置と金型の中心位置との一致を、互
いに直交する2方向の夫々において図るようにするもの
とされる。
(発明の効果) 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る射出成形
金型は、流動体とされた合成樹脂材等の成形材料が射出
された後それが固化されて成形品が得られることになる
キャビティを形成するキャビティ形成部が内部に設けら
れるにあたり、キャビティへの成形材料の射出圧力を減
少させることや型締力を増大させることによることな
く、成形品におけるバリの発生が抑えられることになる
ものとされる。
また、本発明に係る射出成形金型作成方法によれば、
そのキャビティ内に流動体とされた合成樹脂材等の成形
材料が射出されて成形品が得られるものとされる射出成
形用金型が、キャビティ内に射出された成形材料が及ぼ
す成形材料圧を受けるキャビティ形成部についての圧力
中心位置が金型の中心位置に一致せしめられたものとさ
れ、それにより、キャビティに対する偏った型締めの軽
減が図られて、キャビティ内のへの成形材料の射出圧力
の減少や型締力の増大によることなく、例えば、成形品
におけるキャビティ形成部に作用する成形材料圧が高い
ものとなる位置の周囲部分においても、バリの発生が抑
えられることになる利点を有するものとして作成される
ことになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る射出成形金型作成方法の一例に従
って作成される、本発明に係る射出成形金型の一例の構
成の説明に供される図、第2図、第3図、第4図及び第
5図は本発明に係る射出成形金型作成方法の一例の実施
過程の説明に供される図である。 図中、10は射出成形用金型を構成する固定型部、11はキ
ャビティ型、Lc′はキャビティ型11についての圧力中心
位置、Dcは固定型部10の中心位置である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成形品を得べく成形材料が射出されるキャ
    ビティを形成するキャビティ形成部についての成形材料
    射出時の圧力中心位置が、シュミレーション手法により
    モデル化された上記成形品上に格子パターンの各交点に
    位置するノードが設定されるとともに、各ノードに上記
    キャビティ形成部からの反作用として作用する圧力値が
    求められ、所定の方向に伸びる複数のノード列毎に当該
    ノード列を形成する複数のノードの夫々における圧力値
    の和が算出されるとともに、算出された複数の上記和の
    総和が算出されて、上記モデル化された成形品上におけ
    る上記総和の1/2に相当する圧力値が作用する点を通り
    上記ノード列に沿う方向に伸びる直線上の位置に対応す
    る位置として求められるもとで、上記キャビティ形成部
    が上記圧力中心位置を該キャビティ形成部が設けられる
    金型の中心位置に一致するものとして配されて成る射出
    成形金型。
  2. 【請求項2】成形品を得べく成形材料が射出されるキャ
    ビティを形成するキャビティ形成部についての成形材料
    射出時の圧力中心位置を、シュミレーション手法により
    モデル化された上記成形品上に格子パターンの各交点に
    位置するノードを設定するとともに、各ノードに上記キ
    ャビティ形成部からの反作用として作用する圧力値を求
    め、所定の方向に伸びる複数のノード列毎に当該ノード
    列を形成する複数のノードの夫々における圧力値の和を
    算出するとともに、求められた複数の上記和の総和を算
    出し、上記モデル化された成形品上における上記総和の
    1/2に相当する圧力値が作用する点を通り上記ノード列
    に沿う方向に伸びる直線上の位置に対応する位置として
    求めたもとで、上記キャビティ形成部が設けられる金型
    を、該金型の中心位置に上記キャビティ形成部の圧力中
    心位置を一致させるべく配して作成する射出成形金型作
    成方法。
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