JP5134259B2 - そり変形解析方法およびそのプログラムならびにそり変形解析装置 - Google Patents
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Description
なお、式(1)から式(3)は収縮前後の角度の変化量が微小であると考えたとき、実質同じものであると考えることができる。
(1)前記分岐部位における基盤部と分岐体とのなす角度、前記分岐部位における面内方向収縮率の肉厚方向平均値、および、前記分岐部位における肉厚方向収縮率の肉厚方向平均値、ならびに、前記分岐部位から分岐体先端までの距離、前記分岐部位における流動履歴、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位における前記分岐体の肉厚との比、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位から前記分岐体の先端までの距離との比のうち少なくとも1つ以上を用いる分岐構造パラメータに基づいて算出する分岐構造そり変形量を算出する分岐構造そり変形量算出工程と、
(2)前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の面内方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布ならびに前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の肉厚方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布と、に基づいて算出するバイメタルそり変形量を算出するバイメタルそり変形量算出工程と、
(3)前記分岐構造そり変形量算出工程およびバイメタルそり変形量算出工程の算出結果に基づいて総そり変形量を算出する分岐部位総そり変形量算出工程と、
を含むことを特徴とするそり変形解析方法が提供される。
前記成形品の分岐部位におけるそり変形を、
(1)前記分岐部位における基盤部と分岐体とのなす角度、前記分岐部位における面内方向収縮率の肉厚方向平均値、および、前記分岐部位における肉厚方向収縮率の肉厚方向平均値、ならびに、前記分岐部位から分岐体先端までの距離、前記分岐部位における流動履歴、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位における前記分岐体の肉厚との比、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位から前記分岐体の先端までの距離との比のうち少なくとも1つ以上を用いる分岐構造パラメータに基づいて算出する分岐構造そり変形量算出手段と、
(2)前記成形品の分岐部位におけるそり変形を、前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の面内方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布ならびに前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の肉厚方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布と、に基づいて算出するバイメタルそり変形量算出手段と、
(3)前記成形品の分岐部位におけるそり変形を、前記分岐構造そり変形量算出手段の出力および前記バイメタルそり変形量算出手段の出力に基づいて算出する分岐部位総そり変形量算出手段と、
を備えてなることを特徴とする射出成形解析装置が提供される。
(1)分岐部位において、分岐の数を認識する。2分岐の場合、分岐部位を構成する面は3つ、3分岐であれば、4つとなる。
(2)分岐部位を構成する面と面のなす角度をすべて算出する。たとえば、図6Aに示すT字型形状の場合、606面と607面のなす角度、606面と608面のなす角度、607面と608面のなす角度(0〜180°)となる。分岐部位がn分岐であるとしたとき、構成する面と面のなす角度はn×(n+1)/2個存在する。
(3)分岐部位を構成する面と面のなす角度(0〜180°)のうち、もっとも角度の大きくなる2面を基盤面と呼ぶ。
「収縮率」について、もっと大きな領域について求めるときは、その領域内の平均的な収縮率となる。厚み方向全体について平均する場合を、一般に成形収縮率(=成形品寸法/金型寸法)と呼ぶ値のことである。
図9Aに示すT字型形状の成形品(幅50mm、奥行き50mm)を金型の入れ子を組み合わせることにより、基盤部の肉厚を1mm、2mm、3mm、リブの肉厚を1mm、2mm、3mm、リブの高さを1mm、3mm、5mmに設定し、合計27形状について、射出成形により成形した。成形品の材料にはポリアミド6樹脂(強化ガラス繊維30重量%含有)を用い、成形条件は樹脂温度260℃、金型温度80℃、樹脂充填時間を1秒、保圧圧力を50MPa、保圧時間を10秒、冷却時間を10秒とした。ゲート位置は流動がリブに対し直角になる位置907および平行になる位置908の2通りとした。
[比較例1]
非特許文献5の方法に基づき、分岐部位について、式(2)のように面内方向の収縮と肉厚方向の収縮から、コーナー分岐部位を挟む2面の角度が収縮の前後で角度変化を発生させることにより、収縮後のコーナーにおける倒れ角度を計算し、解析結果を横軸リブの肉厚/基盤部の肉厚、縦軸収縮後の倒れ角度の変化量(式(2)から求めた基盤部とリブ(分岐体)のなす角度の変化量バイメタル効果により発生する角度変化の和)としてまとめると図11Aに示すとおりとなった。
[実施例2]
図11Bは、本発明の評価金型について、リブの高さ/基盤部の肉厚に対して収縮後の角度の変化量を、実測した場合、および解析した場合の結果を示す図である。
[比較例2]
比較例1の解析結果について、横軸を(リブの肉厚/基盤部の肉厚)、縦軸を収縮後の倒れ角度の変化量としてまとめると図11Bに示すとおりとなった。
[実施例3]
図11Cは、本発明の評価金型について、流動履歴に対して収縮後の角度の変化量を、実測した場合、および解析した場合の結果を示す図である。
[比較例3]
比較例1の解析結果を、横軸を流動履歴、縦軸を収縮後の倒れ角度の変化量としてまとめると図11Cに示すとおりとなった。
[実施例4]
図12Aは、平板(幅100×100mm、肉厚4mm)に4本のリブ(幅2mm、長さ80mm、高さ2mm、リブとリブの間隔20mm)のある樹脂成形品の図である。ポリアミド6樹脂(強化ガラス繊維30重量%含有)を用い、成形条件は樹脂温度260℃、金型温度80℃、樹脂充填時間を1秒、保圧圧力を50MPa、保圧時間を10秒、冷却時間を10秒とした。ゲートは平板部の辺(リブに対して平行な辺)の中央部1201とした。
[実施例5]
図12Aに示す形状をシェル要素によりモデル化し、図8に示すフロー図に従い、充填工程解析、保圧・冷却工程解析、配向解析、収縮率算出、肉厚、分岐体先端までの距離算出を行い、実施例2で算出した係数を基に、式(6)について、定数Aを17、Bを21、Cを0.8、Dを18、Eを20として、分岐部位は式(6)に基づき、基盤部とリブ(分岐体)のなす角度の変化量を計算した。基準点(1202、1203、1204)で支え、収縮後の変形を解析したところ、図12Bのようにリブ側を凹にして、0.12mm陥没した変形となった。
[実施例6]
図12Aに示す形状をシェル要素によりモデル化し、図8に示すフロー図に従い、充填工程解析、保圧・冷却工程解析、配向解析、収縮率算出、流動履歴算出を行い、実施例3で算出した係数を基に、式(8)について、定数Fを16、Hを20、Cを0.8、Gを1として、分岐部位は式(8)に基づき、基盤部とリブ(分岐体)のなす角度の変化量計算した。基準点(1202、1203、1204)で支え、収縮後の変形を解析したところ、図12Bのようにリブ側を凹にして、0.12mm陥没した変形となった。
[比較例4]
図12Aに示す形状をシェル要素によりモデル化し、非特許文献5に示すとおり、図2に示すフロー図に従い、充填工程解析、保圧・冷却工程解析、配向解析、収縮率算出を行い、式(2)、およびバイメタル効果に基づき、収縮後の分岐部位における倒れ角度を計算した。基準点(1202、1203、1204)で支え、収縮後の変形を解析したところ、図12Bのようにリブ側を凹にして、0.46mm陥没した変形となった。
[まとめ]
従来は、射出成形解析の解析によって、定性的なそりの評価ができれば問題ないとされていたが、近年は製品開発期間が短いため、実測との誤差が±20%程度に収めることができるような定量的な評価を実施し、金型の製作期間短縮することが望まれており、比較例4のように実測との誤差が200%以上生じるような解析では、解析の予測精度として不十分である。表1に示すように、誤差率について、実施例4では8.3%、実施例5、実施例6では0%、比較例4では283%となっており、実施例は比較例4に対して大幅にそり予測精度が向上している。
2:ホッパー
3:シリンダ
4:金型
5:キャビティ
6:成形品材料
7:固化成形品
301:T字型形状の成形品(ソリッド要素)
302:T字型形状の成形品基盤部
303:T字型形状の成形品リブ部
304:T字型形状の成形品(シェル要素)
305:T字型形状の成形品基盤部
306:T字型形状の成形品リブ部
307:ゲート
308:基盤部の分岐部位の要素
309:分岐体の分岐部位の要素
310:基盤部に対して小さな突起であるような形状
311:基盤部に対して小さな突起であるような形状の収縮後の形状
312:基盤部に対して小さな突起であるような形状のシェル要素
313:基盤部に対して小さな突起であるような形状のシェル要素の収縮後の形状
401:収縮前形状(L字型形状の3次元形状)
402:金型が高温な面
403:収縮後形状(L字型形状の3次元形状)
404:収縮前形状(L字型形状、シェル要素)
405:収縮後形状(L字型形状、シェル要素)
406:コーナー部位
407:肉厚方向方向収縮
408:面内方向収縮(面内折れ曲がり方向成分)
409:L字型形状を構成する2面のなす角度を等分割する面
410:L字型形状を構成する2面のなす角度を等分割する面で分割したコーナー部位の角度
413:面内方向収縮(コーナー部位の交線方向成分)
414:要素
415:計算点
501:収縮前のL型形状の成形品のコーナー部位
502:収縮後の型形状の成形品のコーナー部位
503:収縮前の基盤部
504:収縮後の基盤部
601:T字型
602:Y字型
603:傘型
604:X字型
605:星型
700:コンピュータ
701:キーボード
702:マウス
703:ディスプレイ
704:補助記憶装置
901:T字型形状の成形品
902:そり基準点
903:収縮前のT字型形状の成形品
904: 収縮後のT字型形状の成形品
905:T字型形状の成形品の平板部(基盤部)とリブ(分岐体)の収縮前のなす角度
906:T字型形状の成形品の平板部(基盤部)とリブ(分岐体)の収縮後のなす角度
907:ゲート(充填方向がリブに対し直角)
908:ゲート(充填方向がリブに対し平行)
1201:ゲート
1202:そり基準点
1203:そり基準点
1204:そり基準点
1205: 基盤部
1206:リブ(分岐体)
1207:平板中央部(陥没量測定位置)
Claims (4)
- プログラムされたコンピュータによって成形品のそり変形を解析するためのそり変形解析方法であって、前記成形品の分岐部位におけるそり変形を、
(1)前記分岐部位における基盤部と分岐体とのなす角度、前記分岐部位における面内方向収縮率の肉厚方向平均値、および、前記分岐部位における肉厚方向収縮率の肉厚方向平均値、ならびに、前記分岐部位から分岐体先端までの距離、前記分岐部位における流動履歴、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位における前記分岐体の肉厚との比、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位から前記分岐体の先端までの距離との比のうち少なくとも1つ以上を用いる分岐構造パラメータに基づいて算出する分岐構造そり変形量を算出する分岐構造そり変形量算出工程と、
(2)前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の面内方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布ならびに前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の肉厚方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布と、に基づいて算出するバイメタルそり変形量を算出するバイメタルそり変形量算出工程と、
(3)前記分岐構造そり変形量算出工程およびバイメタルそり変形量算出工程の算出結果に基づいて総そり変形量を算出する分岐部位総そり変形量算出工程と、
を含むことを特徴とするそり変形解析方法。 - 請求項1に記載のそり変形解析方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項2に記載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。
- 成形品の射出成形工程を解析するための射出成形解析装置であって、
前記成形品の分岐部位におけるそり変形を、
(1)前記分岐部位における基盤部と分岐体とのなす角度、前記分岐部位における面内方向収縮率の肉厚方向平均値、および、前記分岐部位における肉厚方向収縮率の肉厚方向平均値、ならびに、前記分岐部位から分岐体先端までの距離、前記分岐部位における流動履歴、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位における前記分岐体の肉厚との比、前記分岐部位における前記基盤部の肉厚と前記分岐部位から前記分岐体の先端までの距離との比のうち少なくとも1つ以上を用いる分岐構造パラメータに基づいて算出する分岐構造そり変形量算出手段と、
(2)前記成形品の分岐部位におけるそり変形を、前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の面内方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布ならびに前記分岐部位における前記基盤部および前記分岐体の肉厚方向収縮率の面内方向および肉厚方向分布と、に基づいて算出するバイメタルそり変形量算出手段と、
(3)前記成形品の分岐部位におけるそり変形を、前記分岐構造そり変形量算出手段の出力および前記バイメタルそり変形量算出手段の出力に基づいて算出する分岐部位総そり変形量算出手段と、
を備えてなることを特徴とする射出成形解析装置。
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