JP4032755B2 - Molding simulation method, molding simulation apparatus, molding simulation program, and computer-readable recording medium recording the molding simulation program - Google Patents

Molding simulation method, molding simulation apparatus, molding simulation program, and computer-readable recording medium recording the molding simulation program Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体の巻き込みを精度良く解析できる成型シミュレーション方法、成型シミュレーション装置及び成型シミュレーションプログラム並びに当該成型シミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋳鉄・アルミ等による鋳造・ダイカスト等や、樹脂の射出成型のように、溶融した材料を型内に充填することで必要な形状をもつ成型品を製造する手法が汎用されている。
【0003】
ダイカストを例に挙げて説明すると、欠陥の発生としては、空気等の巻き込み不良、湯回り不良、ひけ不良等が存在する。特に大きな問題となる欠陥として巻き込み不良に基づく巻き込み欠陥がある。たとえば、薄肉複雑形状の成型品を形成する場合には、型内への溶融材料の回りを良くするために充填時間を短くする必要がある。しかしながら型内への溶融材料の充填時間を短くすると、乱流が発生し、型内において空気等の気体を巻き込むこととなり巻き込み欠陥が発生しやすくなる。
【0004】
この欠陥をなくすためには、成型品の形状、成型方案(ランナ、ゲート、オーバーフロー)、射出条件(低速速度、切り替えタイミング、高速速度等)、型温度制御を適正化する必要がある。
【0005】
しかしながら溶融材料の充填成型方法で製造される成型品は、通常3次元的に複雑な形状且つ薄肉であり、溶融材料流れ、凝固現象は非常に複雑且つ短時間の現象であり、なかなか現象を解明できず、それゆえ適正条件を見出すことは容易ではない。実験的に巻き込み欠陥を系統的に解析することは容易ではなく、試行錯誤を繰り返すのが現状である。
【0006】
ところで近年のコンピュータの計算能力の向上に伴い、溶融材料を型内に充填するときの溶融材料の挙動についてのコンピュータ上における成型シミュレーションの適用範囲が広がっている。成型シミュレーションは溶融材料の流れ及び凝固の挙動について理解を深めることを目的としており、適正な成型条件を探索する有用な手段として期待されている。
【0007】
成型シミュレーション方法として、溶融材料の流れ解析と共に、型内のキャビティ領域中の気体についても流れの解析を行い、巻き込み欠陥中の気体の圧力をも考慮した解析を行えば、ある程度は巻き込み欠陥の発生を予測することが可能であると考えられる。しかしながら、実際の複雑形状の型を用いて溶融材料と気体との2相流についての解析を行うことは多大な計算時間を必要とし現実的ではない。また、将来的に計算能力が向上し、速やかに解析が遂行できるとしても、解析における計算を簡便に行い、解析時間を短縮することは有益である。
【0008】
従来の成型シミュレーション方法としては、凝固現象を考慮した湯流れシミュレーション方法であって、充填不良箇所をもって湯回り不良などの欠陥発生位置を予測する方法が特開2001−271734号公報に開示されている。そして、溶融材料を型に充填して成型する際に溶融材料中に気泡が巻き込まれて生じるボイドの挙動を電子計算機を用いて解析する方法であり、オペレータの過去の経験・知識に基づいて巻き込みが生じそうな微小空間を選択し、その微小空間に所定時間毎にトレース粒子を発生させて、発生させたトレース粒子を追跡することで巻き込み欠陥の発生位置を予測する方法が特開平5−337999号公報に開示されている。また、溶融材料が型内で合流する部位を算出し、その合流部位に巻き込み欠陥が発生すると推定する方法が、鋳物(大塚ら、第60巻(1988)、第12号)に開示されている。
【0009】
そして、一般的な方法として、溶融材料の流れのシミュレーション結果を可視化し、その流れパターンを目視的にチェックして巻き込み部分を推定する方法がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2001−271734号公報に開示の方法では凝固現象に関連しない巻き込み欠陥の発生については推測できないこと、特開平5−337999号公報に開示の方法では結局、オペレータの経験により解析結果の精度が大きく変化し試行錯誤の域を出ないこと、そして、大塚らの方法では巻き込み欠陥の大きさや発生後の移動には対応できないこと及び目視的にチェックする方法では複雑な形状の場合に目視では正確な判断ができず欠陥の大きさや移動の予測が困難であるといった不都合があった。
【0011】
そこで本発明では溶融材料の型への充填時に発生する巻き込み欠陥について、作業者の経験に頼らず、より正確に推測できる成型シミュレーション方法及び成型シミュレーション装置並びにそれらをコンピュータ上で実現する成型シミュレーションプログラム並びにそのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供することを解決すべき課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する目的で本発明者等が鋭意研究を行った結果、従来の成型シミュレーション方法では、解析中に発生した巻き込み欠陥がその後の溶融材料の流れを解析する間に消失し、最終的な解析結果に反映されないことを見出した。その結果、溶融材料の流れの解析において巻き込み欠陥の発生が正確に予測できないことが判明した。前述したように、解析中に発生した巻き込み欠陥が消失しないようにするには型内のキャビティ領域中の気体についても流れの解析を行い、巻き込み欠陥中の気体の圧力をも考慮した解析を行えばある程度は実現可能であると考えられる。しかし、実際の複雑形状の型を用いて溶融材料と気体との2相流についての解析を行うことは多大な計算時間を必要とし現実的ではない。また、将来的に計算能力が向上し、速やかに解析が遂行できるとしても、解析における計算を簡便に行うことは有益である。
【0013】
この知見に基づき、本発明者らは、溶融した材料の成型に用いる型の形状を座標系上に位置づけ、その座標系の空間を複数の微小要素に分割する要素作成ステップと、前記微小要素のそれぞれについて、その型の型領域に位置する場合には型要素とその型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する要素定義ステップと、をもつ前処理工程と、前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記溶融材料の充填解析を行う充填解析ステップと、前記材料が充填されていない前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記型要素及び/又はその材料で充填されたそのキャビティ要素によって新たに囲繞された閉領域を検出し、その閉領域に閉じこめられた気体の量の情報をその閉領域に対応づける閉領域検出ステップと、その閉領域内が溶融材料で充填されて消滅した場合、その閉領域が消滅した座標上の点に、その消滅した閉領域に対応づけられたその気体量情報が対応づけられ、前記充填解析ステップにおいて溶融材料流れ速度に従い移動する仮想巻き込み点を設定する仮想巻き込み点設定ステップと、をもつ解析工程と、を有することを特徴とする成型シミュレーション方法を発明した(請求項1)。
【0014】
つまり、一度、キャビティ要素内で発生した巻き込み欠陥を型要素等で囲繞された閉領域として検出し、内部に含まれる気体の量をその閉領域に対応づけることで、発生する巻き込み欠陥の大きさに影響を与える、閉領域内に閉じこめられた気体の量を解析中も保持することができる。最終的に溶融材料の充填によってその閉領域が消滅したときには、閉領域内部に閉じこめられた気体の量を情報としてもつ仮想巻き込み点を、その閉領域が消滅した点に設定し、溶融材料の流れに伴い移動させる。以上のように解析することで、最終的な溶融材料の充填解析後に残存する閉領域又は仮想巻き込み点に巻き込まれた気体が存在するとして発生する巻き込み欠陥の位置が精度良く解析できる。巻き込み欠陥の大きさは、閉領域又は仮想巻き込み点に対応づけられた気体の量により推測できる。
【0015】
そして、前記閉領域検出ステップは、前記閉領域が新たに2以上に分割された領域を再び前記閉領域として新たに検出し、新たに検出された前記閉領域に対応づける前記気体量情報として、分割される前の前記閉領域に対応づけられた前記気体量情報を新たに検出されたその閉領域の体積に応じて分割するステップを含むことが好ましい(請求項2)。一度検出された閉領域についても、その後に再度分割されることを考慮することで、より現実に近い解析結果を得ることが可能となる。
【0016】
また、前記解析工程の後に、前記仮想巻き込み点を対応づけられた前記気体量情報と共に表示する解析結果表示工程を有することが好ましい(請求項3)。仮想巻き込み点を対応づけられた気体量情報と共に表示することで、シミュレーション結果をオペレータに容易に理解させることが可能となり、より適正な成型条件等の設定を行うことが可能となる。
【0017】
さらに、前記課題を解決する本発明の成型シミュレーション装置は上記した成型シミュレーション方法の各工程を実現する装置とすることができる(請求項4〜6)。
【0018】
具体的には、溶融した材料の成型に用いる型の形状を座標系上に位置づけ、その座標系の空間を複数の微小要素に分割する要素作成手段と、前記微小要素のそれぞれについて、その型の型領域に位置する場合には型要素とその型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する要素定義手段と、をもつ前処理手段と、前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記溶融材料の充填解析を行う充填解析手段と、前記材料が充填されていない前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記型要素及び/又はその材料で充填されたそのキャビティ要素によって新たに囲繞された閉領域を検出し、その閉領域に閉じこめられた気体の量の情報をその閉領域に対応づける閉領域検出手段と、その閉領域内が溶融材料で充填されて消滅した場合、その閉領域が消滅した座標上の点に、その消滅した閉領域に対応づけられたその気体量情報が対応づけられ、前記充填解析手段において溶融材料流れ速度に従い移動する仮想巻き込み点を設定する仮想巻き込み点設定手段と、をもつ解析手段と、を有することを特徴とする成型シミュレーション装置である(請求項4)。
【0019】
そして、前記閉領域検出手段は、前記閉領域が新たに2以上に分割された領域を再び前記閉領域として新たに検出し、新たに検出された前記閉領域に対応づける前記気体量情報として、分割される前の前記閉領域に対応づけられた前記気体量情報を新たに検出されたその閉領域の体積に応じて分割する手段を含むことが好ましい(請求項5)。
【0020】
また、前記仮想巻き込み点を対応づけられた前記気体量情報と共に表示する解析結果表示手段を有することが好ましい(請求項6)。
【0021】
さらに、前記課題を解決する本発明の成型シミュレーションプログラムは上記した成型シミュレーション方法の各工程をコンピュータ上で実現するプログラムとすることができる(請求項7〜9)。また、それらのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体とすることができる(請求項10)。
【0022】
具体的には、溶融した材料の成型に用いる型の形状を座標系上に位置づけ、その座標系の空間を複数の微小要素に分割する要素作成手段と、前記微小要素のそれぞれについて、その型の型領域に位置する場合には型要素とその型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する要素定義手段と、をもつ前処理手段と、前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記溶融材料の充填解析を行う充填解析手段と、前記材料が充填されていない前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記型要素及び/又はその材料で充填されたそのキャビティ要素によって新たに囲繞された閉領域を検出し、その閉領域に閉じこめられた気体の量の情報をその閉領域に対応づける閉領域検出手段と、その閉領域内が溶融材料で充填されて消滅した場合、その閉領域が消滅した座標上の点に、その消滅した閉領域に対応づけられたその気体量情報が対応づけられ、前記充填解析手段において溶融材料流れ速度に従い移動する仮想巻き込み点を設定する仮想巻き込み点設定手段と、をもつ解析手段と、を有する成型シミュレーション手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする成型シミュレーションプログラムである(請求項7)。
【0023】
そして、前記閉領域検出手段は、前記閉領域が新たに2以上に分割された領域を再び前記閉領域として新たに検出し、新たに検出された前記閉領域に対応づける前記気体量情報として、分割される前の前記閉領域に対応づけられた前記気体量情報を新たに検出されたその閉領域の体積に応じて分割する手段を含むことが好ましい(請求項8)。
【0024】
また、前記仮想巻き込み点を対応づけられた前記気体量情報と共に表示する解析結果表示手段を有することが好ましい(請求項9)。
【0025】
【発明の実施の形態】
〔成型シミュレーション方法〕
本成型シミュレーション方法は前処理工程と解析工程とその他必要に応じた工程とを有する。前処理工程は要素作成ステップと要素定義ステップとをもち、型のモデルデータを作成して、型内への溶融材料の充填解析の準備を行う工程である。解析工程は作成された型のモデルデータに対して、充填解析ステップと閉領域検出ステップと仮想巻き込み点設定ステップとをもつ。本成型シミュレーション方法は、ダイカスト等の鋳造、プラスチックの射出成型等に適用してシミュレーションを行うことができる。
【0026】
(前処理工程)
〈要素作成ステップ〉
要素作成ステップは、本成型シミュレーション方法の対象である型を座標系上に位置づけ、その座標系上の空間を多面体からなる複数の微小要素に分割するステップである。すなわち、座標系上の空間を解析用の微小要素に細分化するステップである。
【0027】
座標系は、適当なものを選択することが可能である。この座標系上の空間には必要に応じた大きさで微小要素が形成される。微小要素に分割する方法としては有限差分法で採用されるような直交6面体の微小要素で分割する方法、有限要素法のように要素の形状を鋳造型のモデルデータに応じて比較的自由に変更できる方法等がある。有限差分法は微小要素への分割が容易であり、且つ解析が数学的に簡潔であるという利点がある。
【0028】
なお、座標系空間のすべてに微小要素を規定する必要はなく、必要な部分(溶融材料が注入されるキャビティ領域とその周りに接する型領域等のように後述する解析工程で必要な部分)を最小限含むような範囲で規定すれば充分である。
【0029】
そして作成する微小要素の大きさはできるだけ小さい方が解析の精度が向上できるが、より多くの解析時間が必要となる。したがって、微小要素の大きさは要求される精度やシミュレーションの原理的な制約、解析時間等から適正に決定できる。なお、微小要素の大きさはすべての部分について同じ大きさとする必要はなく、解析部位によって大きさを変更することができる。たとえば、成型品の肉厚が薄い部分では、局所的に微小要素の大きさを小さく設定し、解析精度を向上することが好ましい。
【0030】
ところで、型を座標系上に位置づけるためには、型の形状がCADデータ型式等の数値データに変換されている必要がある。型の形状を数値データに変換する方法としては、特に限定されず、たとえば、最初から型の形状をCADにより設計したり、試作品の形状を3次元スキャナ等の何らかの方法で数値化しても良い。ここでCADにより型の数値データを作成した場合には、CAD等により作成された型のデータを読み込み、型の外形データを抽出する必要がある。その方法については公知の方法が使用できる。また、本方法においてCADデータをそのまま使用できるようにしても良い。
【0031】
〈要素定義ステップ〉
要素定義ステップは、前述の要素作成ステップにおいて規定された微小要素のそれぞれについて、型の型領域に位置する場合には型要素と定義し、型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義するステップである。すなわち、後述の解析工程用に各微小要素の属性を定義し、座標系上に型の形状を微小要素により構築するステップである。
【0032】
なお、本ステップは、前述の要素作成ステップにおいて微小要素が規定された後に行われるステップであるが、すべての微小要素が規定された後に行う必要は必ずしもなく1以上の微小要素が規定される毎に本ステップを行い、その後に要素作成ステップを再度行うことを繰り返すこともできる。
【0033】
ここで、型の「型領域」とは型自身を形成する領域であって、溶融材料が流れない部分であり、型の「キャビティ領域」とは溶融材料が流れ最終的に成型品が形成される部分である領域をそれぞれ意味する。
【0034】
具体的に各微小要素を型要素とキャビティ要素とに定義する方法としては特に限定されず、公知の方法が採用可能である。以下に図を参照しながら一例を説明する。図1には、型の形状及び微小要素の一部を拡大して示す。また、図は記載及び説明の便宜上2次元上にて型及び微小要素を示し、以下の説明も2次元の図に基づいて行うが、その本質は3次元のものと異なるところはない。
【0035】
図1に示すように、座標として直交座標を採用し、その座標系上に正方形の微小要素20(形状は特に正方形に限定されるものではない。また、3次元上に適用する場合には直方体・立方体その他任意形状の多面体が要素の形として例示できる。以下同じ。)が規則的に規定されている。また、座標上には、型モデルデータの境界線が位置づけられている。
【0036】
図1において、各微小要素20それぞれの重心21の位置が、型の型領域(斜線部分)に存在する場合にはその微小要素20を型要素(以下「M要素」という。)と定義し、キャビティ領域に存在する場合にはその微小要素をキャビティ要素(以下「C要素」という。)と定義する。各微小要素20をM要素及びC要素に定義した状態を図2に示す。図2では型領域に存在する重心21を白丸で、キャビティ領域に存在する重心21を黒丸で表す。なお、型領域及びキャビティ領域のいずれにも該当しない微小要素20の扱いは特に限定しないが、計算上の負荷とならないように規定することが好ましい。
【0037】
(解析工程)
〈充填解析ステップ〉
充填解析ステップは、C要素のそれぞれについて、溶融材料の充填解析を行うステップである。すなわち、型内における注入された溶融材料の物理的挙動を解析するステップであり、微小要素毎に微小時間毎の溶融材料の物理的挙動を解析する。
【0038】
基本的な溶湯の充填解析の方法については、特に限定されるものではなく、たとえば、VOF(Volume of Fluid)、SOLA、FAN及びそれらの改良された方法等の公知技術・慣用技術等を適用することができる。
【0039】
〈閉領域検出ステップ〉
閉領域検出ステップは、前述した充填解析ステップにおいて材料が充填されていないC要素(以下「未充填C要素」と称する)について適用されるステップである。具体的には、材料で充填されたC要素(以下、「充填C要素」と称する)及び/又はM要素によって囲繞された未充填C要素からなる領域を閉領域として検出する。なお、「未充填C要素」として材料が一部充填されているものの完全には充填されていないC要素をも含むものとし、「充填要素」として材料が完全に充填されているC要素を意味させることもできる。
【0040】
本ステップで充填C要素及び/又はM要素で完全に囲繞された未充填C要素を検出する方法を例示すると、すべての未充填C要素について、その未充填C要素を起点に周りの微小要素を充填C要素又はM要素に到達するまで順次探索していき探索が終了したときに「C要素及びM要素」以外の微小要素等(たとえば、型内の気体を抜くためのベントホール等のように、C要素でもM要素でも無い微小要素や座標空間であって微小要素に分割されていない部分との境界等である。以下同じ)を探索できない場合にはその未充填C要素からなる領域は閉領域であると判断することができる。未充填C要素からなるある領域が閉領域であると判断された場合にはその閉領域の体積とキャビティ領域内の気体の圧力とから、その閉領域内の気体の量が求められる。求められた気体の量は気体量情報としてその閉領域に対応づけられる。キャビティ領域内の気体の圧力はベントホール等からの気体の流出量を考慮して決定できる。
【0041】
さらに一度検出された閉領域が新たに2以上に分割された場合には分割される前の閉領域に対応づけられた気体量情報を新たに検出された分割された閉領域の体積に応じて配分するステップをもつことが好ましい。
【0042】
本ステップは上述した充填解析ステップと同頻度で解析を行っても良いし、充填解析ステップよりも低頻度で解析を行っても良い。
【0043】
〈仮想巻き込み点設定ステップ〉
仮想巻き込み点設定ステップは、閉領域検出ステップで検出されたそれぞれの閉領域に対して適用されるステップである。具体的には、充填解析ステップで閉領域が溶融材料により完全に充填されて消滅した場合に、その閉領域が消滅した座標上の部位に、仮想巻き込み点を設定するステップである。設定される仮想巻き込み点は、前述した充填解析ステップにおいて溶融材料の流れに従ってキャビティ内を移動する。つまり、仮想巻き込み点が位置する部位における充填解析ステップで計算された溶融材料の流れに従って移動する。仮想巻き込み点の移動の計算は溶融材料の流れに従う他に溶融材料内での浮力を考慮して決定しても良い。また、仮想巻き込み点には消滅する前の閉領域に対応づけられた気体量情報が対応づけられている。
【0044】
本解析工程が終了したときに、存在する仮想巻き込み点の位置に、その仮想巻き込み点に対応づけられた気体量情報に応じた大きさの欠陥が存在するものと判断する。
【0045】
(その他の工程)
本シミュレーション方法はその他に、型内のキャビティ内での溶融材料の凝固課程をシミュレーションする凝固解析ステップを解析工程に有することができる。凝固解析ステップは前述の解析工程に含ませることができる。その他にも欠陥予測解析(引け巣予測、湯回り及び湯境予測等)、DCスリーブ内流動解析、中子ガス発生解析、残留応力解析等を行うこともできる。
【0046】
これらの解析を併せて行うことにより、空気の巻き込みの解析のみならず、全体として、引け巣、めざし、型温分布、湯境、湯しわ、ブリスター、残留歪、割れ、耐久強度(静的、疲労、衝撃)、特性予測等を精度及び効率よく行うことができる。
【0047】
さらに、本実施形態の方法に含ませることができるその他の工程としては、解析結果を出力する工程や解析結果を表示する工程が例示できる。
【0048】
解析結果を出力する工程としては、たとえば、独自形式乃至は他の汎用CAD等にて読み込み可能なファイル形式で出力・保存したり、前述の解析結果を出力する工程に出力することができるものである。
【0049】
解析結果を表示する工程は、本実施形態の成型シミュレーション方法における解析結果を可視化する工程である。可視化することにより解析結果の把握がより容易となる。
【0050】
解析結果を出力(可視化)する場合には解析工程で解析した空気の巻き込みの解析結果(仮想巻き込み点の位置と対応づけられる気体量情報に応じた巻き込み欠陥の大きさの情報)を併せて出力(可視化)することが好ましい。
【0051】
〔成型シミュレーション装置〕
以下に本発明の成型シミュレーション装置について実施形態に基づいて詳細に説明する。本実施形態の成型シミュレーション装置は、前処理手段と解析手段とを有する。また、本実施形態の成型シミュレーション装置は、必要に応じて、その他の手段を含むことができる。本実施形態の各手段はすべてコンピュータ上のロジックとして実現可能であり、また、コンピュータ上のロジックとして実現することが好ましい。
【0052】
前処理手段は要素作成手段と要素定義手段とをもち、型内への溶融材料の充填解析の準備を行う手段である。解析手段は充填解析手段と閉領域検出手段と仮想巻き込み点設定手段とをもつ。
【0053】
(前処理手段)
〈要素作成手段〉
要素作成手段は、本成型シミュレーション手段の解析対象である型を座標系上に位置づけ、その座標系上の空間を多面体からなる複数の微小要素に分割する手段である。すなわち、座標系上の空間を解析用の微小要素に細分化する手段である。なお、本手段についての説明は、前述の成型シミュレーション方法における要素作成ステップにおけるものとほぼ同様であるので先の説明をもって本手段の説明に代える。
【0054】
〈要素定義手段〉
要素定義手段は、前述の要素作成手段において規定された微小要素のそれぞれについて、型の型領域に位置する場合には型要素と定義し、型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する手段である。すなわち、後述の解析手段用に各微小要素の属性を定義し、座標系上に型の形状を微小要素により構築する。なお、本手段についての説明は、前述の成型シミュレーション方法における要素定義ステップにおけるものとほぼ同様であるので先の説明をもって本手段の説明に代える。
【0055】
(解析手段)
〈充填解析手段〉
充填解析手段は、C要素のそれぞれについて、溶融材料の充填解析を行う手段である。すなわち、型内における注入された溶融材料の物理的挙動を解析する手段であり、微小要素毎に微小時間毎の溶融材料の物理的挙動を解析する。なお、本手段についての説明は、前述の成型シミュレーション方法における充填解析ステップにおけるものとほぼ同様であるので先の説明をもって本手段の説明に代える。
【0056】
〈閉領域検出手段〉
閉領域検出手段は、前述した充填解析手段において材料が充填されていないC要素(以下「未充填C要素」と称する)について適用される手段である。具体的には、材料で充填されたC要素(以下、「充填C要素」と称する)及び/又はM要素によって囲繞された未充填C要素からなる領域を閉領域として検出する手段である。なお、本手段についての説明は、前述の成型シミュレーション方法における閉領域検出ステップにおけるものとほぼ同様であるので先の説明をもって本手段の説明に代える。
【0057】
〈仮想巻き込み点設定手段〉
仮想巻き込み点設定手段は、閉領域検出手段で検出されたそれぞれの閉領域に対して適用される手段である。具体的には、充填解析手段の解析により閉領域が溶融材料により完全に充填されて消滅した場合に、その閉領域が消滅した座標上の部位に、仮想巻き込み点を設定する手段である。なお、本手段についての説明は、前述の成型シミュレーション方法における仮想巻き込み点設定ステップにおけるものとほぼ同様であるので先の説明をもって本手段の説明に代える。
【0058】
(その他の手段)
本実施形態の装置に含ませることができるその他の手段としては、前述したシミュレーション方法で説明したように、型内のキャビティ内での溶融材料の凝固課程をシミュレーションする凝固解析手段、解析結果を出力する手段や解析結果を表示する手段が例示できる。なお、これらの手段についての説明は、前述の成型シミュレーション方法におけるものとほぼ同様であるので先の説明をもってこれらの手段の説明に代える。
【0059】
〔成型シミュレーションプログラム〕
本成型シミュレーションプログラムは、使用されるコンピュータ上において前述した成型シミュレーション装置が有する各手段を実現可能としたロジックであり、そのコンピュータ上で実行可能な形式で作成されている。また、本プログラムはCD−ROM等の記録媒体上に記録されていても良い。本成型シミュレーションプログラムの各構成要素については前述の成型シミュレーション方法及び装置の各構成要素の説明と概ね同一であるので、先の説明をもって本構成要素の説明に代える。
【0060】
【実施例】
(実施例1)
本実施例では溶融材料としての溶湯の湯流れ及び凝固の解析を行うダイカストにおける成型シミュレーション方法に基づき、本発明の成型シミュレーション方法についてさらに詳しく説明する。本方法では型としての鋳造型をCADで作成し、その鋳造型のモデルデータを用いて成型シミュレーションを行う方法である。
【0061】
本方法は、図3に示すように、大きく分類すると、前処理工程S1と解析工程S2とからなる。
【0062】
(1)前処理工程S1
座標系としてx、y、zの3軸をもつ直交座標系を採用した。鋳造型の型モデルデータはCADデータとして作成される(型モデルデータ作成S11)。
【0063】
説明を簡略化するためにx、yで表す2次元での説明を図5に示す。以下に行う2次元での説明は単純にそのまま3次元に拡張可能である。まず、型モデルデータDを2次元の座標系上に配置する。そして、座標系をx、y軸方向で微小要素に分割する(要素作成ステップS12)。この微小要素の重心位置が型モデルデータDの鋳造型内に位置する要素をM要素、キャビティ内に位置する要素をC要素と定義する(要素定義ステップS13)。本鋳造型は図面右下に溶湯が注入されるゲートGが、左上にキャビティ領域内の空気を排出するためのベントホールVが配置されている。
【0064】
(2)解析工程S2
▲1▼解析工程S2は充填解析ステップS21と凝固解析ステップS22と閉領域検出ステップS23と仮想巻き込み点設定ステップS24とをもつ。
【0065】
充填解析ステップ21は有限差分法のうちSOLA−VOF法と称される方法を用いて湯流れを解析し、凝固解析ステップS22は非定常熱伝導計算法により凝固解析を行う。充填解析ステップS21ではC要素について溶湯の充填割合を所定時間間隔で順次計算していく。ここでC要素は要素内が100%溶湯で充填された充填C要素と、溶湯の充填量が100%未満である未充填C要素とに大別される。なお。本充填解析ステップS21ではキャビティ領域内の背圧については考慮せずに計算を行っている。
【0066】
閉領域検出ステップS23は、図4に示すように、C要素のうちから任意に未充填C要素を選出する(S231)。そして、選出された未充填C要素を起点として隣接する微小要素を順次探索する。
【0067】
次に、選出された未充填C要素について識別可能な識別符号を付す(S232)。その識別符号を付した未充填C要素について隣接する微小要素を検出していき(S233)、隣接する微小要素がさらに未充填C要素である場合には(S236)、その隣接する未充填C要素にも先の未充填C要素と同じ識別符号を付す(S237)。その結果、最終的に同一の符号を付している未充填C要素は連続した未充填C要素の領域を表すこととなり、その領域内では気体の自由な移動が可能である。
【0068】
隣接する微小要素が未充填C要素である場合には、その隣接する未充填C要素についても更に同様に隣接する微小要素について探索を継続する(S233)。隣接する微小要素が探索済みの未充填C要素であるか、M要素、充填C要素又は「C要素及びM要素」以外の微小要素等である場合には、それ以上隣接する微小要素の探索は行わず、その種類を記録する(S238)。隣接する微小要素をすべて探索してそれ以上未充填C要素が存在しない場合には、その他に、識別符号を付していない未探索の未充填C要素が存在するか否かを探索し(S234)、未探索の未充填C要素が存在する場合にはその中から新たに未充填C要素を選出して(S231)、その未充填C要素について別の識別符号を付して(S232)、以下同様に隣接する微小要素を探索する工程を繰り返し行う。
【0069】
すべての未充填C要素について探索を終了したときに(S234)、同一識別符号が付された未充填C要素に隣接する微小要素が充填C要素及びM要素のいずれかのみであるときには、その同一識別符号が付された未充填C要素からなる領域は閉領域であると判断する(S235)。最初に閉領域であると判断された場合にはその符号が付されたすべての未充填C要素の体積の和を求め、その時のキャビティ領域内の気体圧力を乗じて、気体量情報として、その識別符号をもつ未充填C要素に対応づける(S235)。すでに気体量情報が対応づけられている閉領域については後述するように閉領域の分割が起こった場合以外には気体量情報の更新は行わない。
【0070】
一方、同一符号が付された未充填C要素のうち、1つでも「C要素及びM要素」以外の微小要素等と隣接する未充填C要素が存在するときには、その同一識別符号が付された未充填C要素からなる領域は閉領域ではないと判断する。
【0071】
本実施例ではキャビティ領域は、ベントホール以外には鋳造型により、ほぼ完全に囲繞されている。したがって、「C要素及びM要素」以外の微小要素等とはベントホールV部分のことを意味する。
【0072】
仮想巻き込み点設定ステップS24は閉領域検出ステップS23で検出された閉領域内の未充填C要素が更なる充填解析ステップS21による解析によりすべて充填C要素となって消滅した場合に消滅した閉領域に対応づけられた気体量情報を対応づけられた仮想巻き込み点を閉領域が消滅した部位に設定するステップである。この仮想巻き込み点は充填解析ステップS21において溶湯の流れに従いキャビティ領域内を移動する。
【0073】
以下に解析工程S2を具体的に説明する。図5でしめす鋳造型内のキャビティ領域にゲートGから溶湯を射出すると、充填解析ステップS21により解析が進行していき、射出開始から幾らか後に、未充填C要素Cのうち、ゲートG部分からキャビティ領域内の幾らかが充填C要素C’となる(図6)。この場合の閉領域検出ステップS23を解説する。
【0074】
すべての未充填C要素Cのうち、任意の未充填C要素(たとえば未充填C要素C1)を選出し(S231)、その未充填C要素C1に識別符号を付す。選出された未充填C要素C1について隣接する微小要素を探索すると(S233)、y軸方向の2つはM要素、x軸下方向は未充填C要素C2、x軸上方向はベントホールVである。M要素とベントホールVとにあたる微小要素についてはそれ以上の探索を行わないが、x軸下方向の未充填C要素C2については更に隣接する微小要素を探索していき、隣接する微小要素がすべて未充填C要素以外となるまで探索する(S236〜238)。
【0075】
隣接する微小要素が未充填C要素であるときにはその未充填C要素には同一の識別符号を付す(S237)。図6の場合にはすべての未充填C要素は連続しており、すべて同一の識別符号が付されることとなる。図6では未充填C要素C1がベントホールVと隣接するので、これらの未充填C要素は閉領域ではないと判断される(S235)。
【0076】
解析が進行すると、充填C要素の先端がC2’まで到達する(図7)。この場合に未充填C要素C1から順に探索する領域は図6の場合と同様にベントホールVと接しているので、閉領域ではないが、未充填C要素C3を含む領域についてはM要素と充填C要素C’とにより完全に囲繞されているので、閉領域であると判断される。図7の時点においてこの閉領域が初めて検出されたとすると、この時点での閉領域内の空気の量を気体量情報としてこの閉領域に対応づける。空気の量は閉領域の大きさ(図7では微小要素が44個分)と閉領域内の圧力(キャビティ領域内の空気の量と、ベントホールVから排出される量とから算出できる)とを乗じて算出する。
【0077】
より解析が進行して図8に示すように図7の時点で検出された閉領域が2つに分裂した場合には分裂した領域の大きさに応じた割合でそれぞれの閉領域に対して、先に対応づけた気体量情報を配分する。図8においては図面上方向の閉領域は微小要素が13個分、下方向の閉領域は微小要素が5個分であり、先に対応づけられた気体量情報を13:5の割合で配分する。
【0078】
更に解析が進行していくと、図9に示すように、検出された閉領域のいくつかは消滅することがある。これは充填解析ステップS21において背圧を考慮していないからである。ここで、もし背圧を考慮して充填解析ステップS21を行ったとすると、溶湯の充填に従い閉領域の大きさは徐々に小さくなるのみであるが、微小要素の大きさは有限であるので小さな閉領域については表現しきれない場合がある。また、背圧を考慮することで計算時間が増大する。閉領域が消滅すると、仮想巻き込み点設定ステップS24により、その閉領域が消滅した部位に仮想巻き込み点が設定される。この仮想巻き込み点は前述の充填解析ステップS21において溶湯の流れに従って移動する。
【0079】
(3)解析結果表示工程(図略)
最終的に充填解析ステップS21及び凝固解析ステップS22が終了した後に、シミュレーション結果を可視化する。キャビティ領域内への溶湯の充填の様子を可視化することの他に、最終的に製造される成型品について空気の巻き込み欠陥の予測位置を表示する。空気の巻き込み欠陥は、実際に空気を巻き込んで成型品内に空洞(閉領域)が生じた部分の他、仮想巻き込み点が最終的に移動していった先に発生するものと予測する。巻き込み欠陥の大きさとしては、最終的に残存した仮想巻き込み点又は閉領域に対応づけられた気体量情報の大きさをもって予測する。
【0080】
本実施例の鋳造シミュレーション方法は従来行うことが出来なかった高精度の巻き込み欠陥の予測を行うことが可能となり、より実用的な鋳造シミュレーション結果を実用的な時間で得ることが可能となった。
【0081】
(実施例2)
以下に本発明の成型シミュレーション方法を用いた鋳造条件の適正化方法を示す。本適正化方法を図10に示す。まず、初期条件としての初期製品形状、方案及び射出条件を暫定的に決定する(S91)。
【0082】
S91で決定された条件でスリーブ内の湯流れを解析する(S93)。この湯流れ解析は前述した実施例1の方法がそのまま採用できる。解析した結果、巻き込み欠陥の数及び大きさが容認できる範囲にない場合にはスリーブ内の射出条件を適正化する(S92)。射出条件の適正化方法としては、巻き込み欠陥の発生抑制のために射出速度を低速化したり、スリーブ内を溶湯で充填するまで低速で射出を行い、その後に高速化する2段階の射出条件としたりすることで行う。また、巻き込み欠陥が容認できる範囲でできるだけ射出速度を高速化することが好ましい。
【0083】
スリーブ内の射出条件を適正化した後に、製品形状及び方案についての適正化を行う。まず製品の溶湯流れ計算を行う(S96)。この計算は実施例1の方法がそのまま適用できる。その結果、巻き込み欠陥及びその他の欠陥が容認できるか否かを判断する(S97、S98)。欠陥が容認できない場合には、製品形状や方案を適正化する(S95)。製品形状及び方案の適正化を行う方法としては、巻き込み欠陥等が発生する場所について製品形状を変更したりゲート位置、ベントホール位置、真空条件等を変更して湯流れを改善する。また、その他必要に応じて、型温制御、溶湯温度、地金材料等についても変更して適正化できる。
【0084】
本発明の成型シミュレーション方法は高精度且つ簡便に巻き込み欠陥の予測を行うことが可能であるので、実際に鋳造型を作成して実験を行うことなく非常に短時間に鋳造条件を適正化することが可能となる。その結果、リードタイムの短縮、品質向上、コスト低減等を図ることができる。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の成型シミュレーション方法によれば、溶融材料内への気体の巻き込みを閉領域又は仮想巻き込み点として表すことで、型のキャビティ領域内に存する気体の巻き込み欠陥の発生を高精度で推測することが可能となる。結果として、成型シミュレーションにおける精度のさらなる向上が達成できる。
【0086】
同様に本発明の成型シミュレーション装置及び成型シミュレーションプログラムによれば、成型シミュレーションにおける精度のさらなる向上が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】微小要素を定義する方法の一例を示した図である。
【図2】微小要素を定義する方法の一例を示した図である。
【図3】実施例1の鋳造シミュレーション方法のフローチャートである。
【図4】実施例1の鋳造シミュレーション方法の閉領域検出ステップのフローチャートである。
【図5】実施例1における鋳造型の様子を示した概略図である。
【図6】実施例1における鋳造型内への溶湯の充填の様子と、充填に伴う閉領域の発生を示した概略図である。
【図7】実施例1における鋳造型内への溶湯の充填の様子と、充填に伴う閉領域の発生を示した概略図である。
【図8】実施例1における鋳造型内への溶湯の充填の様子と、充填に伴う閉領域の発生を示した概略図である。
【図9】実施例1における鋳造型内への溶湯の充填の様子と、充填に伴う閉領域の発生を示した概略図である。
【図10】実施例2の適正化方法のフローチャートである。
【符号の説明】
D…型モデルデータ
C、C1、C2、C3…未充填キャビティ要素(未充填C要素)
C’、C2’…充填キャビティ要素(充填C要素)
M…型要素(M要素)
G…ゲート
V…ベントホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molding simulation method, a molding simulation apparatus, a molding simulation program, and a computer-readable recording medium in which the molding simulation program is recorded.
[0002]
[Prior art]
A technique for producing a molded product having a required shape by filling a molten material into a mold, such as casting / die casting using cast iron / aluminum or resin injection molding, is widely used.
[0003]
Explaining by taking die casting as an example, the occurrence of defects includes poor entrainment of air or the like, poor hot water, poor sink marks, and the like. A particularly serious defect is a entanglement defect based on a entanglement defect. For example, when forming a molded product having a thin and complicated shape, it is necessary to shorten the filling time in order to improve the surroundings of the molten material into the mold. However, when the filling time of the molten material in the mold is shortened, turbulent flow is generated, and a gas such as air is entrained in the mold, so that entrainment defects are likely to occur.
[0004]
In order to eliminate this defect, it is necessary to optimize the shape of the molded product, the molding method (runner, gate, overflow), injection conditions (low speed, switching timing, high speed, etc.), and mold temperature control.
[0005]
However, molded products manufactured by the molten material filling and molding method are usually three-dimensionally complicated and thin, and the flow of molten material and solidification are extremely complex and short-term phenomena, which are quite unclear. It is not possible, and therefore finding the proper conditions is not easy. It is not easy to systematically analyze the entrainment defects experimentally, and the current situation is that trial and error are repeated.
[0006]
By the way, with the recent improvement in computer computing power, the scope of application of molding simulation on a computer with respect to the behavior of a molten material when the molten material is filled in a mold is expanding. Molding simulation aims to deepen understanding of the flow of molten material and solidification behavior, and is expected as a useful means for searching for suitable molding conditions.
[0007]
As a molding simulation method, in addition to flow analysis of the molten material, flow analysis is also performed for the gas in the cavity region in the mold, and analysis taking into account the pressure of the gas in the entrainment defect will generate entrainment defects to some extent Can be predicted. However, it is not practical to perform analysis on the two-phase flow of the molten material and the gas by using an actually complicated mold, which requires a great amount of calculation time. In addition, even if the calculation capability is improved in the future and the analysis can be performed promptly, it is beneficial to simply perform the calculation in the analysis and shorten the analysis time.
[0008]
As a conventional molding simulation method, a hot water flow simulation method in consideration of a solidification phenomenon, and a method for predicting a defect occurrence position such as a hot water failure with a defective filling portion is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-271734. . This is a method of analyzing the behavior of voids generated by bubbles entrained in the molten material when the molten material is filled in the mold, using an electronic computer, and based on the past experience and knowledge of the operator Japanese Patent Laid-Open No. 5-337999 discloses a method of selecting a minute space in which occurrence of a defect occurs, generating trace particles in the minute space every predetermined time, and tracing the generated trace particles to predict the occurrence position of entrainment defects. It is disclosed in the gazette. Further, a method for calculating a portion where the molten material joins in the mold and estimating that a entanglement defect occurs in the joining portion is disclosed in a casting (Otsuka et al., Vol. 60 (1988), No. 12). .
[0009]
As a general method, there is a method of visualizing the simulation result of the flow of the molten material and visually checking the flow pattern to estimate the entrainment portion.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-271734 cannot predict the occurrence of entrainment defects not related to the solidification phenomenon. The accuracy changes greatly and does not go out of trial and error, and the method of Otsuka et al. Cannot cope with the size of the entrainment defect and the movement after the occurrence, and the method of checking visually is in the case of a complicated shape. However, there is an inconvenience that accurate determination cannot be made and it is difficult to predict the size and movement of the defect.
[0011]
Therefore, in the present invention, a molding simulation method and a molding simulation apparatus that can accurately estimate the entrainment defects that occur when filling the mold of the molten material without depending on the operator's experience, a molding simulation program that realizes them on a computer, and It is an object to be solved to provide a computer-readable recording medium in which the program is recorded.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies by the present inventors for the purpose of solving the above problems, in the conventional molding simulation method, entrainment defects generated during the analysis disappear during the subsequent analysis of the flow of the molten material, and finally It was found that it was not reflected in the results of the analysis. As a result, it has been found that the occurrence of entrainment defects cannot be accurately predicted in the analysis of the flow of the molten material. As described above, in order to prevent the entrainment defects generated during the analysis from disappearing, the flow of the gas in the cavity region in the mold is also analyzed and the gas pressure in the entrainment defects is also taken into account. For example, it can be realized to some extent. However, analysis of the two-phase flow of the molten material and the gas using an actually complex mold requires a lot of calculation time and is not practical. In addition, it is beneficial to perform the calculation in the analysis simply even if the calculation capability is improved in the future and the analysis can be performed promptly.
[0013]
Based on this knowledge, the present inventors locate the shape of the mold used for molding the molten material on the coordinate system, and create an element for dividing the space of the coordinate system into a plurality of minute elements, For each of the cavity elements, a pre-processing step comprising: defining a mold element when located in the mold area of the mold; and defining an element as a cavity element when located in the cavity area of the mold; A filling analysis step for performing a filling analysis of the molten material, and each of the cavity elements not filled with the material is newly surrounded by the mold element and / or the cavity element filled with the material A closed region detecting step for detecting the closed region and associating information on the amount of gas confined in the closed region with the closed region; When the region is filled with the molten material and disappears, the gas amount information associated with the closed region disappeared is associated with the point on the coordinate where the closed region disappeared, and in the filling analysis step the molten material The present invention has invented a molding simulation method comprising an analysis step having a virtual winding point setting step for setting a virtual winding point that moves according to a flow velocity.
[0014]
In other words, once the entrapment defect that has occurred in the cavity element is detected as a closed region surrounded by the mold element, etc., and the amount of gas contained therein is associated with the closed region, the size of the entrainment defect that occurs The amount of gas confined in the closed region that affects the pressure can be maintained during the analysis. When the closed region finally disappears due to the filling of the molten material, a virtual entrainment point having the amount of gas trapped inside the closed region as information is set as the point where the closed region disappears, and the flow of the molten material Move with. By analyzing as described above, it is possible to accurately analyze the position of the entrainment defect that occurs when there is a gas entrained in the closed region or the virtual entrainment point remaining after the final molten material filling analysis. The size of the entrainment defect can be estimated from the amount of gas associated with the closed region or the virtual entrainment point.
[0015]
In the closed region detection step, a region where the closed region is newly divided into two or more is newly detected again as the closed region, and as the gas amount information associated with the newly detected closed region, Preferably, the method includes a step of dividing the gas amount information associated with the closed region before the division according to the newly detected volume of the closed region (Claim 2). By considering that the closed region once detected is divided again after that, it is possible to obtain a more realistic analysis result.
[0016]
Moreover, it is preferable to have the analysis result display process which displays the said virtual entrainment point with the said gas amount information matched with the said analysis process (Claim 3). By displaying the virtual entrainment point together with the associated gas amount information, the simulation result can be easily understood by the operator, and more appropriate molding conditions and the like can be set.
[0017]
Furthermore, the molding simulation apparatus of the present invention that solves the above problems can be an apparatus that realizes each step of the above-described molding simulation method (claims 4 to 6).
[0018]
Specifically, the shape of the mold used for molding the melted material is positioned on the coordinate system, element creation means for dividing the space of the coordinate system into a plurality of microelements, and each of the microelements, A preprocessing means having a mold element when located in the mold area and an element defining means defining a cavity element when located in the cavity area of the mold; and for each of the cavity elements, For each of the filling analysis means for performing a filling analysis and the cavity element not filled with the material, a closed region newly surrounded by the mold element and / or the cavity element filled with the material is detected; Closed area detection means that associates information on the amount of gas trapped in the closed area with the closed area, and the closed area is filled with molten material and disappears In this case, the gas amount information associated with the closed region disappears in correspondence with the point on the coordinate where the closed region disappears, and a virtual entrainment point that moves according to the molten material flow velocity is set in the filling analysis means. A molding simulation apparatus comprising: an analysis means having a virtual entrainment point setting means for performing the above-mentioned (claim 4).
[0019]
Then, the closed region detection means newly detects a region where the closed region is newly divided into two or more again as the closed region, and as the gas amount information associated with the newly detected closed region, It is preferable to include means for dividing the gas amount information associated with the closed region before the division according to the newly detected volume of the closed region.
[0020]
Moreover, it is preferable to have an analysis result display means for displaying the virtual entrainment point together with the associated gas amount information.
[0021]
Furthermore, the molding simulation program of the present invention that solves the above-described problems can be a program that implements each step of the above-described molding simulation method on a computer (claims 7 to 9). Moreover, it can be set as the computer-readable recording medium which recorded those programs (Claim 10).
[0022]
Specifically, the shape of the mold used for molding the melted material is positioned on the coordinate system, element creation means for dividing the space of the coordinate system into a plurality of microelements, and each of the microelements, A preprocessing means having a mold element when located in the mold area and an element defining means defining a cavity element when located in the cavity area of the mold; and for each of the cavity elements, For each of the filling analysis means for performing a filling analysis and the cavity element not filled with the material, a closed region newly surrounded by the mold element and / or the cavity element filled with the material is detected; Closed area detection means that associates information on the amount of gas trapped in the closed area with the closed area, and the closed area is filled with molten material and disappears In this case, the gas amount information associated with the closed region disappears in correspondence with the point on the coordinate where the closed region disappears, and a virtual entrainment point that moves according to the molten material flow velocity is set in the filling analysis means. A molding simulation program characterized by causing a computer to function as a molding simulation unit having an imaginary entrainment point setting unit that performs the analysis.
[0023]
Then, the closed region detection means newly detects a region where the closed region is newly divided into two or more again as the closed region, and as the gas amount information associated with the newly detected closed region, It is preferable to include means for dividing the gas amount information associated with the closed region before the division according to the newly detected volume of the closed region.
[0024]
Moreover, it is preferable to have an analysis result display means for displaying the virtual entrainment point together with the associated gas amount information (claim 9).
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Molding simulation method]
The present molding simulation method includes a pretreatment process, an analysis process, and other processes as required. The pre-processing step includes an element creating step and an element defining step, creating model data of the mold, and preparing for analysis of filling the molten material into the mold. The analysis process has a filling analysis step, a closed region detection step, and a virtual entrainment point setting step for the model data of the created mold. The present molding simulation method can be applied to casting such as die casting, plastic injection molding, and the like for simulation.
[0026]
(Pretreatment process)
<Element creation step>
The element creation step is a step in which the mold that is the object of the present molding simulation method is positioned on the coordinate system, and the space on the coordinate system is divided into a plurality of minute elements composed of polyhedrons. That is, this is a step of subdividing the space on the coordinate system into microelements for analysis.
[0027]
An appropriate coordinate system can be selected. In this space on the coordinate system, microelements are formed with a size as required. As a method of dividing into minute elements, a method of dividing with orthogonal hexahedron minute elements as employed in the finite difference method, and the shape of the elements relatively freely according to the casting mold model data as in the finite element method. There are methods that can be changed. The finite difference method is advantageous in that it can be easily divided into small elements and the analysis is mathematically simple.
[0028]
In addition, it is not necessary to define minute elements in the entire coordinate system space, and a necessary part (a part necessary in an analysis step described later such as a cavity region into which a molten material is injected and a mold region in contact with the cavity region) is provided. It is sufficient to define within a range that includes the minimum.
[0029]
The accuracy of analysis can be improved if the size of the minute element to be created is as small as possible, but more analysis time is required. Therefore, the size of the minute element can be appropriately determined from the required accuracy, the fundamental limitation of simulation, the analysis time, and the like. Note that the size of the microelements does not have to be the same for all portions, and the size can be changed depending on the analysis site. For example, it is preferable to improve the analysis accuracy by locally setting the size of the microelement small in the thin part of the molded product.
[0030]
By the way, in order to position the mold on the coordinate system, the shape of the mold needs to be converted into numerical data such as a CAD data type. The method for converting the shape of the mold into numerical data is not particularly limited. For example, the shape of the mold may be designed by CAD from the beginning, or the shape of the prototype may be digitized by some method such as a three-dimensional scanner. . Here, when the numerical value data of the type is created by CAD, it is necessary to read the type data created by CAD or the like and extract the outer shape data of the type. A known method can be used for the method. Further, the CAD data may be used as it is in this method.
[0031]
<Element definition step>
In the element definition step, each microelement defined in the element creation step is defined as a mold element when positioned in the mold area of the mold, and defined as a cavity element when positioned in the cavity area of the mold. It is a step to do. That is, it is a step of defining the attributes of each minute element for an analysis process described later and constructing the shape of the mold on the coordinate system with the minute elements.
[0032]
Note that this step is a step that is performed after the minute elements are defined in the above-described element creation step. However, this step is not necessarily performed after all the minute elements are defined, and each time one or more minute elements are defined. It is also possible to repeat this step and then perform the element creation step again.
[0033]
Here, the “mold area” of the mold is an area where the mold itself is formed, and the molten material does not flow. The “cavity area” of the mold is the flow of the molten material, and finally a molded product is formed. It means each area that is a part.
[0034]
Specifically, a method for defining each microelement as a mold element and a cavity element is not particularly limited, and a known method can be adopted. An example will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an enlarged view of the shape of the mold and a part of the microelements. For convenience of description and explanation, the drawings show the molds and microelements in two dimensions. The following explanation is also based on the two-dimensional figures, but the essence is not different from the three-dimensional one.
[0035]
As shown in FIG. 1, orthogonal coordinates are adopted as coordinates, and a square microelement 20 (the shape is not limited to a square in particular) on the coordinate system.・ Cubes and other polyhedrons of arbitrary shape can be exemplified as element shapes, and so on. In addition, the boundary line of the model model data is positioned on the coordinates.
[0036]
In FIG. 1, when the position of the center of gravity 21 of each microelement 20 exists in the mold area (shaded portion), the microelement 20 is defined as a mold element (hereinafter referred to as “M element”). When present in the cavity region, the minute element is defined as a cavity element (hereinafter referred to as “C element”). FIG. 2 shows a state in which each microelement 20 is defined as an M element and a C element. In FIG. 2, the center of gravity 21 existing in the mold region is represented by a white circle, and the center of gravity 21 present in the cavity region is represented by a black circle. The handling of the microelements 20 that do not correspond to either the mold region or the cavity region is not particularly limited, but it is preferable that the microelements 20 be defined so as not to be a computational load.
[0037]
(Analysis process)
<Filling analysis step>
The filling analysis step is a step of performing a filling analysis of the molten material for each of the C elements. That is, it is a step of analyzing the physical behavior of the injected molten material in the mold, and the physical behavior of the molten material for every minute time is analyzed for each minute element.
[0038]
There is no particular limitation on the basic method for analyzing the filling of molten metal. For example, known techniques and conventional techniques such as VOF (Volume of Fluid), SOLA, FAN, and improved methods thereof are applied. be able to.
[0039]
<Closed region detection step>
The closed region detection step is a step applied to the C element not filled with the material in the above-described filling analysis step (hereinafter referred to as “unfilled C element”). Specifically, a region composed of a C element filled with a material (hereinafter referred to as “filled C element”) and / or an unfilled C element surrounded by an M element is detected as a closed region. It should be noted that “unfilled C element” includes C elements that are partially filled with material but not completely filled, and “filled element” means a C element that is completely filled with material. You can also.
[0040]
An example of a method of detecting unfilled C elements completely surrounded by filled C elements and / or M elements in this step is as follows. For all unfilled C elements, the surrounding small elements from the unfilled C elements The search is sequentially performed until the filling C element or the M element is reached, and when the search is completed, a micro element other than “C element and M element” (for example, a vent hole for venting the gas in the mold) , A boundary with a microelement that is neither a C element nor an M element, or a coordinate space that is not divided into microelements, and so on. It can be determined that this is an area. When it is determined that a certain region of unfilled C elements is a closed region, the amount of gas in the closed region is obtained from the volume of the closed region and the pressure of the gas in the cavity region. The obtained gas amount is associated with the closed region as gas amount information. The gas pressure in the cavity region can be determined in consideration of the outflow amount of gas from the vent hole or the like.
[0041]
Further, when the closed region once detected is newly divided into two or more, the gas amount information associated with the closed region before the division is newly determined according to the volume of the newly detected closed region. It is preferable to have a step of allocating.
[0042]
This step may be performed with the same frequency as the above-described filling analysis step, or may be performed with a lower frequency than the filling analysis step.
[0043]
<Virtual entrainment point setting step>
The virtual entrainment point setting step is a step applied to each closed region detected in the closed region detection step. Specifically, when the closed region is completely filled with the molten material and disappears in the filling analysis step, a virtual entrainment point is set at a position on the coordinates where the closed region disappears. The set virtual entrainment point moves in the cavity according to the flow of the molten material in the above-described filling analysis step. That is, it moves according to the flow of the molten material calculated in the filling analysis step at the site where the virtual entrainment point is located. The calculation of the movement of the virtual entrainment point may be determined in consideration of the buoyancy in the molten material in addition to following the flow of the molten material. Further, the gas amount information associated with the closed region before disappearing is associated with the virtual entrainment point.
[0044]
When this analysis step is completed, it is determined that a defect having a size corresponding to the gas amount information associated with the virtual entrainment point exists at the position of the existing entrainment point.
[0045]
(Other processes)
In addition, the simulation method can have a solidification analysis step for simulating the solidification process of the molten material in the cavity in the mold in the analysis process. The solidification analysis step can be included in the analysis process described above. In addition, it is also possible to perform defect prediction analysis (shrinkage nest prediction, runner and bath boundary prediction, etc.), DC sleeve flow analysis, core gas generation analysis, residual stress analysis, and the like.
[0046]
By performing these analyzes together, not only the analysis of air entrainment, but overall, shrinkage nest, aim, mold temperature distribution, hot water boundary, hot water wrinkle, blister, residual strain, cracking, durability (static, Fatigue, impact), property prediction, and the like can be performed accurately and efficiently.
[0047]
Furthermore, examples of other steps that can be included in the method of the present embodiment include a step of outputting an analysis result and a step of displaying the analysis result.
[0048]
As the process of outputting the analysis result, for example, it can be output / saved in a file format that can be read by a unique format or other general-purpose CAD, or can be output to the process of outputting the above-described analysis result. is there.
[0049]
The step of displaying the analysis result is a step of visualizing the analysis result in the molding simulation method of the present embodiment. Visualization makes it easier to understand the analysis results.
[0050]
When the analysis result is output (visualized), the analysis result of the air entrainment analyzed in the analysis process (information on the size of the entrapment defect according to the gas amount information associated with the position of the virtual entrainment point) is also output (Visualization) is preferable.
[0051]
[Molding simulation equipment]
The molding simulation apparatus of the present invention will be described in detail below based on the embodiments. The molding simulation apparatus according to the present embodiment includes preprocessing means and analysis means. In addition, the molding simulation apparatus of the present embodiment can include other means as necessary. All of the means of the present embodiment can be realized as logic on a computer, and is preferably realized as logic on a computer.
[0052]
The preprocessing means has element creation means and element definition means, and is a means for preparing for the filling analysis of the molten material into the mold. The analysis means includes a filling analysis means, a closed region detection means, and a virtual entrainment point setting means.
[0053]
(Pretreatment means)
<Element creation means>
The element creating means is a means for positioning the mold to be analyzed by the forming simulation means on the coordinate system and dividing the space on the coordinate system into a plurality of microelements made of a polyhedron. That is, it is a means for subdividing the space on the coordinate system into small elements for analysis. Note that the description of this means is almost the same as that in the element creation step in the above-described molding simulation method, and therefore the above description is replaced with the description of this means.
[0054]
<Element definition means>
The element definition means defines each of the microelements defined in the element creation means as a mold element when positioned in the mold area of the mold, and as a cavity element when positioned in the cavity area of the mold. It is means to do. That is, the attribute of each microelement is defined for the analysis means described later, and the shape of the mold is constructed with the microelement on the coordinate system. Note that the description of this means is almost the same as that in the element definition step in the above-described molding simulation method, and therefore the above description is replaced with the description of this means.
[0055]
(Analysis means)
<Filling analysis means>
The filling analysis means is means for performing a filling analysis of the molten material for each of the C elements. That is, it is a means for analyzing the physical behavior of the injected molten material in the mold, and analyzes the physical behavior of the molten material for each minute time for each minute element. Note that the description of this means is almost the same as that in the filling analysis step in the above-described molding simulation method, and therefore the above description is replaced with the description of this means.
[0056]
<Closed area detection means>
The closed region detection means is a means applied to the C element not filled with the material in the above-described filling analysis means (hereinafter referred to as “unfilled C element”). Specifically, it is means for detecting a region composed of a C element filled with a material (hereinafter referred to as “filled C element”) and / or an unfilled C element surrounded by an M element as a closed region. Note that the description of this means is almost the same as that in the closed region detection step in the above-described molding simulation method, and therefore the above description is replaced with the description of this means.
[0057]
<Virtual entrainment point setting means>
The virtual entrainment point setting unit is a unit that is applied to each closed region detected by the closed region detection unit. Specifically, when the closed region is completely filled with the molten material and disappears by the analysis of the filling analysis unit, a virtual entrainment point is set at a position on the coordinates where the closed region disappears. Note that the description of this means is almost the same as that in the virtual entrainment point setting step in the above-described molding simulation method, and therefore the above description is replaced with the description of this means.
[0058]
(Other means)
As other means that can be included in the apparatus of this embodiment, as described in the simulation method described above, solidification analysis means for simulating the solidification process of the molten material in the cavity in the mold, and outputting the analysis result Examples of such means include means for displaying and analysis results. Note that the description of these means is almost the same as that in the above-described molding simulation method, and therefore, the above description will be replaced with the description of these means.
[0059]
[Molding simulation program]
The present molding simulation program is a logic that makes it possible to realize each means of the above-described molding simulation apparatus on a computer to be used, and is created in a format that can be executed on the computer. Further, this program may be recorded on a recording medium such as a CD-ROM. Since each component of the molding simulation program is substantially the same as the description of each component of the molding simulation method and apparatus described above, the above description is replaced with the description of the component.
[0060]
【Example】
Example 1
In the present embodiment, the molding simulation method of the present invention will be described in more detail based on a molding simulation method in die casting for analyzing the flow and solidification of a molten metal as a molten material. In this method, a casting mold as a mold is created by CAD, and a molding simulation is performed using model data of the casting mold.
[0061]
As shown in FIG. 3, this method is roughly divided into a preprocessing step S1 and an analysis step S2.
[0062]
(1) Pretreatment step S1
An orthogonal coordinate system having three axes of x, y, and z was adopted as the coordinate system. The mold model data of the casting mold is created as CAD data (mold model data creation S11).
[0063]
In order to simplify the description, a two-dimensional description represented by x and y is shown in FIG. The following description in two dimensions can be simply extended to three dimensions. First, the model model data D is arranged on a two-dimensional coordinate system. Then, the coordinate system is divided into minute elements in the x and y axis directions (element creation step S12). An element in which the position of the center of gravity of the minute element is located in the casting mold of the mold model data D is defined as an M element, and an element located in the cavity is defined as a C element (element definition step S13). In this casting mold, a gate G into which molten metal is injected is arranged at the lower right of the drawing, and a vent hole V for discharging air in the cavity region is arranged at the upper left.
[0064]
(2) Analysis step S2
(1) The analysis step S2 includes a filling analysis step S21, a solidification analysis step S22, a closed region detection step S23, and a virtual entrainment point setting step S24.
[0065]
The filling analysis step 21 analyzes the molten metal flow using a method called the SOLA-VOF method in the finite difference method, and the solidification analysis step S22 performs solidification analysis by the unsteady heat conduction calculation method. In the filling analysis step S21, the filling ratio of the molten metal is sequentially calculated for the C element at predetermined time intervals. Here, the C element is roughly divided into a filled C element filled with 100% molten metal and an unfilled C element with a molten metal filling amount of less than 100%. Note that. In this filling analysis step S21, the calculation is performed without considering the back pressure in the cavity region.
[0066]
In the closed region detection step S23, as shown in FIG. 4, an unfilled C element is arbitrarily selected from the C elements (S231). Then, adjacent microelements are sequentially searched starting from the selected unfilled C element.
[0067]
Next, an identification code that can identify the selected unfilled C element is given (S232). The adjacent microelements are detected for the unfilled C element with the identification code (S233). If the adjacent microelement is further an unfilled C element (S236), the adjacent unfilled C element is detected. Is also given the same identification code as the previous unfilled C element (S237). As a result, the unfilled C element finally given the same reference sign represents a continuous region of unfilled C elements, and the gas can freely move in that region.
[0068]
If the adjacent minute element is an unfilled C element, the search is continued for the adjacent minute element in the same manner for the adjacent unfilled C element (S233). When the adjacent microelement is an unfilled C element that has already been searched, or is an M element, a filled C element, or a microelement other than “C element and M element”, the search for further adjacent microelements is as follows. Instead, the type is recorded (S238). If all the adjacent minute elements are searched and there are no more unfilled C elements, a search is made as to whether there are any other unfilled unfilled C elements to which no identification code is added (S234). ) If there are unfilled unfilled C elements, a new unfilled C element is selected from the unfilled C elements (S231), and another identification code is attached to the unfilled C elements (S232). Similarly, the process of searching for adjacent minute elements is repeated.
[0069]
When the search is completed for all the unfilled C elements (S234), if the microelements adjacent to the unfilled C elements with the same identification code are only one of the filled C elements and the M elements, the same It is determined that the region composed of the unfilled C elements with the identification code attached is a closed region (S235). When it is first determined that the region is a closed region, the sum of the volumes of all unfilled C elements to which the sign is attached is obtained, and the gas pressure in the cavity region at that time is multiplied to obtain the gas amount information. Corresponding to an unfilled C element having an identification code (S235). As for the closed region to which the gas amount information is already associated, the gas amount information is not updated except when the closed region is divided as described later.
[0070]
On the other hand, when there is an unfilled C element that is adjacent to a microelement other than “C element and M element” among the unfilled C elements to which the same code is attached, the same identification code is assigned. It is determined that the area composed of unfilled C elements is not a closed area.
[0071]
In this embodiment, the cavity region is almost completely surrounded by the casting mold other than the vent hole. Therefore, the minute elements other than “C element and M element” mean the vent hole V portion.
[0072]
In the virtual entrainment point setting step S24, the unfilled C element in the closed region detected in the closed region detecting step S23 disappears when the unfilled C element disappears as a filled C element by the analysis in the further filling analysis step S21. This is a step of setting the virtual entrainment point associated with the associated gas amount information to the site where the closed region has disappeared. This virtual entrainment point moves in the cavity region according to the flow of the molten metal in the filling analysis step S21.
[0073]
The analysis step S2 will be specifically described below. When the molten metal is injected from the gate G into the cavity region in the casting mold shown in FIG. 5, the analysis proceeds in the filling analysis step S21, and after some time from the start of injection, from the gate G portion of the unfilled C element C. Some in the cavity region becomes the filled C element C ′ (FIG. 6). The closed region detection step S23 in this case will be described.
[0074]
Among all the unfilled C elements C, an arbitrary unfilled C element (for example, unfilled C element C1) is selected (S231), and an identification code is attached to the unfilled C element C1. When the adjacent small elements are searched for the selected unfilled C element C1 (S233), two elements in the y-axis direction are M elements, the x-axis downward direction is an unfilled C element C2, and the x-axis upward direction is a vent hole V. is there. No further search is performed for the microelements corresponding to the M element and the vent hole V, but for the unfilled C element C2 in the lower direction of the x-axis, further adjacent microelements are searched, and all the adjacent microelements are found. Search is performed until the element is other than the unfilled C element (S236 to 238).
[0075]
When the adjacent minute element is an unfilled C element, the same identification code is attached to the unfilled C element (S237). In the case of FIG. 6, all the unfilled C elements are continuous, and all are assigned the same identification code. In FIG. 6, since the unfilled C element C1 is adjacent to the vent hole V, it is determined that these unfilled C elements are not in the closed region (S235).
[0076]
As the analysis proceeds, the tip of the filled C element reaches C2 ′ (FIG. 7). In this case, since the area searched in order from the unfilled C element C1 is in contact with the vent hole V as in the case of FIG. 6, it is not a closed area, but the area including the unfilled C element C3 is filled with the M element. Since it is completely surrounded by the C element C ′, it is determined to be a closed region. If this closed region is detected for the first time at the time of FIG. 7, the amount of air in the closed region at this time is associated with this closed region as gas amount information. The amount of air can be calculated from the size of the closed region (44 minute elements in FIG. 7) and the pressure in the closed region (calculated from the amount of air in the cavity region and the amount discharged from the vent hole V). Multiply by
[0077]
As the analysis proceeds further and the closed region detected at the time of FIG. 7 is split into two as shown in FIG. 8, for each closed region at a rate according to the size of the split region, Distribute the gas information associated with the previous one. In FIG. 8, the closed area in the upper direction of the drawing is for 13 microelements, and the closed area in the lower direction is for 5 microelements, and the gas amount information previously associated is distributed at a ratio of 13: 5. To do.
[0078]
As the analysis further progresses, some of the detected closed regions may disappear as shown in FIG. This is because the back pressure is not considered in the filling analysis step S21. Here, if the filling analysis step S21 is performed in consideration of the back pressure, the size of the closed region is only gradually reduced as the molten metal is filled. There are cases where the area cannot be fully expressed. Moreover, calculation time increases by taking back pressure into consideration. When the closed area disappears, a virtual entrainment point setting step S24 sets a virtual entrainment point at a site where the closed area disappears. This virtual entrainment point moves according to the flow of the molten metal in the above-described filling analysis step S21.
[0079]
(3) Analysis result display process (not shown)
Finally, after the filling analysis step S21 and the solidification analysis step S22 are completed, the simulation result is visualized. In addition to visualizing the state of filling the molten metal into the cavity region, the predicted position of the air entrainment defect is displayed for the finally manufactured molded product. It is predicted that the air entrainment defect occurs at a point where the virtual entrainment point finally moves, in addition to the portion where the air is actually entrained to form a cavity (closed region) in the molded product. The size of the entrainment defect is predicted by the size of the gas amount information associated with the finally remaining virtual entrainment point or the closed region.
[0080]
The casting simulation method of the present embodiment can predict the entrainment defects with high accuracy that could not be performed conventionally, and can obtain more practical casting simulation results in a practical time.
[0081]
(Example 2)
A method for optimizing casting conditions using the molding simulation method of the present invention will be described below. This optimization method is shown in FIG. First, an initial product shape, a plan, and injection conditions as initial conditions are provisionally determined (S91).
[0082]
The hot water flow in the sleeve is analyzed under the conditions determined in S91 (S93). For the hot water flow analysis, the method of the first embodiment described above can be used as it is. As a result of the analysis, if the number and size of the entrainment defects are not within an acceptable range, the injection conditions in the sleeve are optimized (S92). As a method for optimizing the injection conditions, the injection speed is reduced to suppress the occurrence of entrainment defects, or the injection is performed at a low speed until the inside of the sleeve is filled with molten metal, and then the injection conditions are increased in two stages. To do. Further, it is preferable to increase the injection speed as much as possible within a range in which entrainment defects are acceptable.
[0083]
After optimizing the injection conditions in the sleeve, the product shape and plan are optimized. First, the molten metal flow of the product is calculated (S96). For this calculation, the method of Example 1 can be applied as it is. As a result, it is determined whether entrainment defects and other defects are acceptable (S97, S98). If the defect is unacceptable, the product shape and plan are optimized (S95). As a method of optimizing the product shape and method, the hot water flow is improved by changing the product shape or changing the gate position, vent hole position, vacuum condition, etc. at the place where the entrainment defect occurs. In addition, the mold temperature control, the molten metal temperature, the metal base material, etc. can be changed and optimized as necessary.
[0084]
Since the molding simulation method of the present invention can predict entrainment defects with high accuracy and simplicity, the casting conditions can be optimized in a very short time without actually creating a casting mold and performing an experiment. Is possible. As a result, lead time can be shortened, quality can be improved, and costs can be reduced.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the molding simulation method of the present invention, the entrainment of gas existing in the cavity region of the mold can be generated by expressing the entrainment of gas in the molten material as a closed region or a virtual entrainment point. It becomes possible to estimate with high accuracy. As a result, further improvement in accuracy in molding simulation can be achieved.
[0086]
Similarly, according to the molding simulation apparatus and the molding simulation program of the present invention, further improvement in accuracy in molding simulation can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for defining microelements.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for defining microelements.
FIG. 3 is a flowchart of a casting simulation method according to the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of a closed region detecting step of the casting simulation method according to the first embodiment.
5 is a schematic view showing a state of a casting mold in Example 1. FIG.
6 is a schematic view showing a state of filling a molten metal into a casting mold in Example 1 and generation of a closed region due to filling. FIG.
7 is a schematic view showing a state of filling a molten metal into a casting mold in Example 1 and generation of a closed region due to filling. FIG.
FIG. 8 is a schematic view showing a state of filling a molten metal into a casting mold in Example 1 and generation of a closed region accompanying filling.
FIG. 9 is a schematic view showing a state of filling a molten metal into a casting mold in Example 1 and generation of a closed region due to filling.
FIG. 10 is a flowchart of the optimization method according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
D ... Type model data
C, C1, C2, C3 ... Unfilled cavity element (unfilled C element)
C ′, C2 ′... Filled cavity element (filled C element)
M ... type element (M element)
G ... Gate
V ... Benthole

Claims (10)

溶融した材料の成型に用いる型の形状を座標系上に位置づけ、該座標系の空間を複数の微小要素に分割する要素作成ステップと、
前記微小要素のそれぞれについて、該型の型領域に位置する場合には型要素と該型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する要素定義ステップと、
をもつ前処理工程と、
前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記溶融材料の充填解析を行う充填解析ステップと、
前記材料が充填されていない前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記型要素及び/又は該材料で充填された該キャビティ要素によって新たに囲繞された閉領域を検出し、該閉領域に閉じこめられた気体の量の情報を該閉領域に対応づける閉領域検出ステップと、
該閉領域内が溶融材料で充填されて消滅した場合、該閉領域が消滅した座標上の点に、該消滅した閉領域に対応づけられた該気体量情報が対応づけられ、前記充填解析ステップにおいて溶融材料流れ速度に従い移動する仮想巻き込み点を設定する仮想巻き込み点設定ステップと、
をもつ解析工程と、を有することを特徴とする成型シミュレーション方法。
An element creating step for positioning a shape of a mold used for molding a molten material on a coordinate system and dividing a space of the coordinate system into a plurality of microelements;
For each of the microelements, an element defining step for defining a mold element when positioned in the mold area of the mold and a cavity element when positioned in the cavity area of the mold;
A pretreatment process with
A filling analysis step for performing a filling analysis of the molten material for each of the cavity elements;
For each of the cavity elements not filled with the material, a closed area newly detected by the mold element and / or the cavity element filled with the material is detected, and the gas trapped in the closed area is detected. A closed region detecting step for associating information of the amount with the closed region;
When the closed region is filled with molten material and disappears, the gas amount information associated with the disappeared closed region is associated with a point on the coordinate where the closed region disappeared, and the filling analysis step A virtual entrainment point setting step for setting a virtual entrainment point that moves according to the molten material flow speed in
And an analysis step having a molding simulation method.
前記閉領域検出ステップは、
前記閉領域が新たに2以上に分割された領域を再び前記閉領域として新たに検出し、
新たに検出された前記閉領域に対応づける前記気体量情報として、分割される前の前記閉領域に対応づけられた前記気体量情報を新たに検出された該閉領域の体積に応じて分割するステップを含む請求項1に記載の成型シミュレーション方法。
The closed region detecting step includes
A new region that is newly divided into two or more of the closed region is again detected as the closed region;
As the gas amount information associated with the newly detected closed region, the gas amount information associated with the closed region before being divided is divided according to the newly detected volume of the closed region. The molding simulation method according to claim 1 including a step.
前記解析工程の後に、前記仮想巻き込み点を対応づけられた前記気体量情報と共に表示する解析結果表示工程を有する請求項1又は2に記載の成型シミュレーション方法。The molding simulation method according to claim 1, further comprising an analysis result display step of displaying the virtual entrainment point together with the associated gas amount information after the analysis step. 溶融した材料の成型に用いる型の形状を座標系上に位置づけ、該座標系の空間を複数の微小要素に分割する要素作成手段と、
前記微小要素のそれぞれについて、該型の型領域に位置する場合には型要素と該型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する要素定義手段と、
をもつ前処理手段と、
前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記溶融材料の充填解析を行う充填解析手段と、
前記材料が充填されていない前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記型要素及び/又は該材料で充填された該キャビティ要素によって新たに囲繞された閉領域を検出し、該閉領域に閉じこめられた気体の量の情報を該閉領域に対応づける閉領域検出手段と、
該閉領域内が溶融材料で充填されて消滅した場合、該閉領域が消滅した座標上の点に、該消滅した閉領域に対応づけられた該気体量情報が対応づけられ、前記充填解析手段において溶融材料流れ速度に従い移動する仮想巻き込み点を設定する仮想巻き込み点設定手段と、
をもつ解析手段と、を有することを特徴とする成型シミュレーション装置。
An element creating means for positioning a shape of a mold used for molding a molten material on a coordinate system, and dividing a space of the coordinate system into a plurality of minute elements;
For each of the microelements, an element defining means for defining a mold element when positioned in the mold area of the mold and a cavity element when positioned in the cavity area of the mold;
Pre-processing means having
Filling analysis means for performing filling analysis of the molten material for each of the cavity elements;
For each of the cavity elements not filled with the material, the closed area newly detected by the mold element and / or the cavity element filled with the material is detected and the gas trapped in the closed area is detected. Closed region detecting means for associating information on the amount with the closed region;
When the closed region is filled with molten material and disappears, the gas amount information associated with the disappeared closed region is associated with the point on the coordinate where the closed region disappeared, and the filling analysis means A virtual entrainment point setting means for setting a virtual entrainment point that moves according to the molten material flow speed in
And a molding simulation apparatus characterized by comprising:
前記閉領域検出手段は、
前記閉領域が新たに2以上に分割された領域を再び前記閉領域として新たに検出し、
新たに検出された前記閉領域に対応づける前記気体量情報として、分割される前の前記閉領域に対応づけられた前記気体量情報を新たに検出された該閉領域の体積に応じて分割する手段を含む請求項4に記載の成型シミュレーション装置。
The closed region detecting means includes
A new region that is newly divided into two or more of the closed region is again detected as the closed region;
As the gas amount information associated with the newly detected closed region, the gas amount information associated with the closed region before being divided is divided according to the volume of the newly detected closed region. The molding simulation apparatus according to claim 4, comprising means.
さらに、前記仮想巻き込み点を対応づけられた前記気体量情報と共に表示する解析結果表示手段を有する請求項4又は5に記載の成型シミュレーション装置。Furthermore, the shaping | molding simulation apparatus of Claim 4 or 5 which has an analysis result display means which displays the said virtual entrainment point with the said gas amount information matched. 溶融した材料の成型に用いる型の形状を座標系上に位置づけ、該座標系の空間を複数の微小要素に分割する要素作成手段と、
前記微小要素のそれぞれについて、該型の型領域に位置する場合には型要素と該型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する要素定義手段と、
をもつ前処理手段と、
前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記溶融材料の充填解析を行う充填解析手段と、
前記材料が充填されていない前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記型要素及び/又は該材料で充填された該キャビティ要素によって新たに囲繞された閉領域を検出し、該閉領域に閉じこめられた気体の量の情報を該閉領域に対応づける閉領域検出手段と、
該閉領域内が溶融材料で充填されて消滅した場合、該閉領域が消滅した座標上の点に、該消滅した閉領域に対応づけられた該気体量情報が対応づけられ、前記充填解析手段において溶融材料流れ速度に従い移動する仮想巻き込み点を設定する仮想巻き込み点設定手段と、
をもつ解析手段と、を有する成型シミュレーション手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする成型シミュレーションプログラム。
An element creating means for positioning a shape of a mold used for molding a molten material on a coordinate system, and dividing a space of the coordinate system into a plurality of minute elements;
For each of the microelements, an element defining means for defining a mold element when positioned in the mold area of the mold and a cavity element when positioned in the cavity area of the mold;
Pre-processing means having
Filling analysis means for performing filling analysis of the molten material for each of the cavity elements;
For each of the cavity elements not filled with the material, the closed area newly detected by the mold element and / or the cavity element filled with the material is detected and the gas trapped in the closed area is detected. Closed region detecting means for associating information on the amount with the closed region;
When the closed region is filled with molten material and disappears, the gas amount information associated with the disappeared closed region is associated with the point on the coordinate where the closed region disappeared, and the filling analysis means A virtual entrainment point setting means for setting a virtual entrainment point that moves according to the molten material flow speed in
A molding simulation program for causing a computer to function as a molding simulation means having an analysis means.
前記閉領域検出手段は、
前記閉領域が新たに2以上に分割された領域を再び前記閉領域として新たに検出し、
新たに検出された前記閉領域に対応づける前記気体量情報として、分割される前の前記閉領域に対応づけられた前記気体量情報を新たに検出された該閉領域の体積に応じて分割する手段を含む請求項7に記載の成型シミュレーションプログラム。
The closed region detecting means includes
A new region that is newly divided into two or more of the closed region is again detected as the closed region;
As the gas amount information associated with the newly detected closed region, the gas amount information associated with the closed region before being divided is divided according to the volume of the newly detected closed region. The molding simulation program according to claim 7 including means.
さらに、前記仮想巻き込み点を対応づけられた前記気体量情報と共に表示する解析結果表示手段を有する請求項7又は8に記載の成型シミュレーションプログラム。Furthermore, the shaping | molding simulation program of Claim 7 or 8 which has an analysis result display means which displays the said virtual entrainment point with the said gas amount information matched. 溶融した材料の成型に用いる型の形状を座標系上に位置づけ、該座標系の空間を複数の微小要素に分割する要素作成手段と、
前記微小要素のそれぞれについて、該型の型領域に位置する場合には型要素と該型のキャビティ領域に位置する場合にはキャビティ要素と定義する要素定義手段と、
をもつ前処理手段と、
前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記溶融材料の充填解析を行う充填解析手段と、
前記材料が充填されていない前記キャビティ要素のそれぞれについて、前記型要素及び/又は該材料で充填された該キャビティ要素によって新たに囲繞された閉領域を検出し、該閉領域に閉じこめられた気体の量の情報を該閉領域に対応づける閉領域検出手段と、
該閉領域内が溶融材料で充填されて消滅した場合、該閉領域が消滅した座標上の点に、該消滅した閉領域に対応づけられた該気体量情報が対応づけられ、前記充填解析手段において溶融材料流れ速度に従い移動する仮想巻き込み点を設定する仮想巻き込み点設定手段と、
をもつ解析手段と、を有する成型シミュレーション手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする成型シミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
An element creating means for positioning a shape of a mold used for molding a molten material on a coordinate system, and dividing a space of the coordinate system into a plurality of minute elements;
For each of the microelements, an element defining means for defining a mold element when positioned in the mold area of the mold and a cavity element when positioned in the cavity area of the mold;
Pre-processing means having
Filling analysis means for performing filling analysis of the molten material for each of the cavity elements;
For each of the cavity elements not filled with the material, the closed area newly detected by the mold element and / or the cavity element filled with the material is detected and the gas trapped in the closed area is detected. Closed region detecting means for associating information on the amount with the closed region;
When the closed region is filled with molten material and disappears, the gas amount information associated with the disappeared closed region is associated with the point on the coordinate where the closed region disappeared, and the filling analysis means A virtual entrainment point setting means for setting a virtual entrainment point that moves according to the molten material flow speed in
And a computer-readable recording medium on which a molding simulation program is recorded, wherein the computer functions as a molding simulation means.
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