JPH0272916A - 樹脂成形シュミレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的Ｊ （産業上の利用分野） この発明は、樹脂射出成形における金型作成にあたり、
設計した金型に対する樹脂成形挙動をコンピュータによ
りシュミレートし、金型評価を行うことのできる樹脂成
形シュミレーション装置に関する。

（従来の技術） 従来、射出成形によりプラスチック製品を完成するまで
には、まず製品設計に基いて金型の設計と製作を行い、
更に金型のゲート数やゲート位置を決定し、その金型に
用いる樹脂を選定し、射出条件を決定して試し加工を行
い、得られた製品を評価することにより設計した金型が
適切なものであるかどうかを判断し、不適当であるなら
ば再び金型の設計をし直し、改めて試し加工を行う。

そして得られる製品を再び評価して適当な金型であった
かどうか判断し、この作業を熟練技術者が幾度か繰返え
すことにより効率よく良質の製品が成形できる金型を見
出すようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の金型設計手順を踏むな
らば、プラスチック製品の設計から評価まで熟練技術者
の人手が頼りとなっており、その労力負担が大きいと共
に客観的に最適な金型設計を行うことが難しい問題点が
あった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであって、熟練技術者に依らずども容易に最適な金
型設計が行える樹脂成形シュミレーション装ｄを提供す
ることを目的する。

［発明の構成］ （１題を解決するための手段） この発明の樹脂成形シュミレーション装置は、形状デー
タの入力に基いて金型設計２演募を行なう金型設計演算
手段と、この金型設計演算手段が求めた設計金型情報に
対応して樹脂成形解析用データを入力する樹脂成形解析
用データ入力手段と、この入力手段の入力データに基き
前記設計金型内での樹脂成形挙動を解析する樹脂成形解
析手段と、この解析手段による解析結果の出力手段とを
備えたものである。

（作用） この発明の樹脂成形シュミレーション装置では、金型設
計病４手段により目的とする製品の形状データの入力に
基いてふされしい金型設計演算を行う。

そしてこの金型設計演算手段による演算結束に対応して
樹脂の種類、成形温度、ゲート数、ゲート位置等の樹脂
成形解析用データ入力を行い、樹脂成形解析手段により
この入力データを基にして設計金型内での樹脂成形挙動
をシュミレートする。

そして、得られる解析結果を出力手段によって出力し、
与えられた樹脂解析用データがふされしいものであるか
どうか判断し、最適な樹脂成形解析用データが得られた
ならばこれをＣＡＭシステムに与え、樹脂射出成形を行
うことができる。

（実施例） この発明の実施例を図に基いて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例を示しており、目的製品の
形状データを入力することにより自動的にふされしい金
型の設計演算を行う金型設計部口Ｖ装置１と、与えられ
た金型に対し与えられた樹脂データ、成形条件データに
阜き金型内での樹脂成形挙動のシュミレーション解析を
行う樹脂成形解析装置２と、この樹脂成型解析装置２に
対して樹脂の種類、成形温度条件、スプール・ランチ情
報、ゲート数、射出時間等の樹脂成形解析用データを与
え、また金型設計演算装置１からの設計金型に対する有
限要素分割を行う樹脂成形解析用データ入力装置３と、
樹脂成形解析装置２の解析結果を表示する出力装置４と
、これら金型設計演算装置１、入力装置３、出力装置４
からの各種情報を記憶するデータベース５とを備えてい
る。

そしてこのデータベース５はＣＡＭシステム６にも接続
され、このＣＡＭシステム６がデータベース５からの金
型設計データ、樹脂成形データを取出し、ＮＣデータと
することができるようになっている。

上記の構成の樹脂成形シュミレーション装δによる樹脂
成形シュミレーション動作について、次に説明する。

金型設計演算装置１は、目的の製品形状や寸法等の製品
形状データを入力することにより目的製品にふされしい
金型形状を自動的に設計演算する部分であり、マンマシ
ンＣＡＤシステムにより高Ｍ細画面を利用して金型設計
演算を行うことができる。

そしてこの金型設計演算装置１により求められた設計金
型データはデータベース５に与えらる。

樹脂成形解析用データ入力装置３では、データベース５
に蓄えられた設計金型データを基にして自動的に有限要
素分割を行って樹脂成形解析装置２に入力する。また、
オペレータはこの樹脂成形解析用入力装置３により樹脂
成形解析用データ、例えば樹脂種類、樹脂温度、金型温
度、充填時間、金型のゲート数、ゲート位置等のデータ
を樹脂成形解析装置２に入力する。

樹脂成形解析装置２は、樹脂成形解析用データ入力波Ｍ
３から与えられた樹脂成形解析用データと金型設計２演
募＠１により求められた設計金型から、設計金型内での
樹脂の成形時の挙動をシュミレーション解析し、その解
析結果を出力装置４に出力すると共に、データベース５
に樹脂成形条件データを与える。

この樹脂成形解析装置２による樹脂成形シュミレーショ
ン解析は、射出充填プロセスにおける樹脂の流動を解析
し、また高圧・冷却プロヒスにおける樹脂成形品の冷却
状況を解析する２つの解析演算を行い、樹脂成形の挙動
のシュミレーション解析を行うのである。

この樹脂成形解析装置２により得られた解析結果から樹
脂成形条件データがデータベース５に与えられるが、こ
の樹脂成形条件データが目的製品についての最適な組み
合せであるときには、ＣＡＭシステム６はデータベース
５からそのデータを取出し、実際の樹脂射出成形用のＮ
Ｃデータとして利用することになる。

この樹脂成形シュミレーション装置による金型設計ルー
チンについて、次に説明する。

目的製品としてＶＨＳカセットケース下面（４個取り）
の成形のための金型設計を例にとって説明すると、ＶＨ
Ｓカセットケース下面の寸法データ、形状データが金型
設計演算装置１に与えられ、この金型設計演算装置１に
よりふされしい金型の設計演算が行なわれる。

得られた金型についての形状データ、寸法データはデー
タベース５に記憶される。

この後、樹脂成形解析装置２を用いて設計金型に対する
樹脂成形挙動のシュミレーション解析が行われるが、こ
のシュミレーション解析の出力が第２図〜第８図に示さ
れている。

まず、樹脂成形解析用データ入力装置３はデータベース
５から金型設計演算装置１の求めた設計金型情報を取出
し、第２図に示すように有限要素分割を行い、この情報
を樹脂成形解析装置２に与える。

またオペレータは樹脂成形解析用データ入力装置３を用
いてゲート数、ゲート位置、樹脂種類、樹脂温度、金型
温度、充填時間等の樹脂成形解析用データを樹脂成形解
析装置２に入力する。

そこで樹脂成形解析装置２では、例えば第３図に示すよ
う充填開始後一定時間経った時の充填パターンの変化を
表わす等時間線図や、第４図、第５図に示すように充填
率毎の圧力弁イ５図を求めることができる。また、第６
図、第７図に示すように充填時間を変え、充填パターン
を変えた場合、あるいはゲート数を変えた場合の圧力分
布図をも求めることができる。

更に、樹脂成形解析装置２では、第８図に示すように充
填時間と樹脂圧力との関係を種々の温度条件の下で求め
ることができ、第９図に示すように樹脂充填パターンの
設定を行うこともでき、更に第１０図に示すように２個
取り、４個取りそれぞれに対する充填パターン、充填時
間を違えた場合の充填率と樹脂圧力との関係を解析する
こともできる。

そこで、充填時間と樹脂温度との評価について説明する
と、第８図はゲート部の充填時間と最高樹脂圧力との関
係を樹脂温度を変化させた場合の解析データであるが、
充填時間が小さくなるにつれて急激な圧力上昇を示して
おり、この関係図から充填時間を１秒前後に設定するこ
とが低圧成形と成形効率化の観点からみて適切な値であ
ると決定することができる。

また、樹脂温度が高いほど樹脂圧力は低くなるが、冷却
時間の短縮によるハイサイクル化を考慮すると、樹脂温
度は２５０℃前後が妥当な値といえる。

また、成形条件について考察すると、第６図には２個取
り成形の場合の成形条件（−速充填、充填時間１．４秒
）での充填率１００％での樹脂圧力線図が示されている
が、充填速度を多段プログラムし、第２充填パターンに
よる樹脂圧力線図である第４図と比較すると、充填を完
了したときの圧力分布が第６図に示す一連充填の場合の
方が高いことがわかる。

更に、第１０図は充填率と樹脂圧力との関係を示す解析
データであるが、充填速度を第２充填パターンの多段プ
ログラムにより樹脂成型した場合の平均全型内樹脂圧力
は型締力換算で３６ｔとなり、２個取りの一連充填の７
０ｔの約半分で済むことがわかる。

次に、ゲート位置の評価について説明すると、第７図は
ゲートを１点ゲートから２点ゲートにした場合の充填率
１００％での樹脂圧力線図を示しており、製品の外観形
状の制限があるために２点ゲートにするのは実用上は困
辣であるが、解析結果から見ると第５図に示す１点ゲー
トの場合よりも樹脂圧力を低くすることが可能となる。

このようにして、充填時間と樹脂温度との評価や成形状
況の評価、更にゲート位置の評価をすることにより試作
金型を作る前に最適成形条件に近い条件を見出すことが
でき、この実施例の場合には、成形条件として金型温度
３５℃、樹脂温度２４５℃、充填時間１．１秒の条件下
に１点ゲートの金型を用い、ＶＨＳカセットケース下面
の４個取りを効率よく行うことができることが明らかに
なる。　このようにして樹脂成形解析装置２により得ら
れた樹脂成形解析データはデータベース５に登録され、
ＣＡＭシステム６はこのデータベース５から樹脂成形解
析用データを取出し、実際の製品の樹脂成形のためのＮ
Ｇデータとして利用することができる。

上記の一連の動作を第１１図に示すフローチャートに基
いて説明すると、まず、金型設計演算装置１において製
品形状の定義と金型設計演算を行う（ステップＳ１）。

この金型設計演算で得られた金型設計データはデータベ
ース５に登録され、樹脂成形解析用データ入力装置３に
入力され、ここで設計金型を有限要素（メツシュ）分割
して、解析用モデルを作成しくステップ＄２）、この解
析用モデルに基き樹脂物性データを入力する（ステップ
８３）。

この解析用モデルの作成と樹脂物性データとは樹脂成形
解析装置２に入力され、ここで樹脂の流動解析と熱伝導
解析演算が行われ（ステップ４）、その解析結果が出力
装置４にグラフィック表示される（ステップ８５）。

オペレータはこのグラフィック表示を見て成形条件が最
適なものであるかどうか判断し、最適条件でない場合に
は上記と同様に入力装置３から新らたな樹脂物性データ
入力と樹脂成形解析演算とを繰返し行い、最適条件を見
出す（ステップＳ６）。

そして最適条件が見出されたならば、その設計金型デー
タと樹脂物性データとはデータベース５に登録させる（
ステップ８７）。

このようにして、目的の製品形状に基く金型段山１を行
った後、樹脂物性データを入力することにより金型内で
の樹脂の成形時の挙動をシュミレーション解析し、最適
な樹脂成形条件が得られる物性データを見出すまで繰返
えしこのシュミレーション解析を行うことができ、従来
のように試作金型を逐−作らずどもコンピュータベース
で最適金型と成形条件を見出すことができるのである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、金型設計演算に基き得
られる設計金型に対し、樹脂成形解析用データを入力す
ることにより設計金型内での樹脂成形時の挙動をシュミ
レーション解析することができ、目的製品を得るために
必要な金型とその成形条件を見出すための時間を大幅に
短縮することができ、また最適な成形条件を見出すため
に熟練を要することがないために技術者の労力の負担を
軽減することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例によるＶＨＳカセットケースの設計金型に対す
る有限要素分割をした要素分割図、第３図は上記実施例
における充填パターン図、第４図は上記実施例における
充填率９０％時の圧力分布図、第５図は上記実施例にお
ける充填率１００％時の圧力分布図、第６図は一速充填
、充填時間１．４秒の成形条件における充填率１００％
時の圧力分布図、第７図は２点ゲートの場合の充填率１
００％時の圧力分布図、第８図は充填時間と樹脂圧力と
の関係を示すグラフ、第９図は充填工程の多段速度設定
条件を示す説明図、第１０図は充填率と樹脂圧力との関
係を示すグラフ、第１１図は上記実施例の動作を説明す
るフローチャートである。 １・・・金型設計演算装置　２・・・樹脂成形解析装置
３・・・樹脂成形解析用データ入力装置４・・・解析結
果出力装Ｍ　５−・・データベース６・・・ＣＡＭシス
テム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 形状データの入力に基いて金型設計演算を行なう金型設
   計演算手段と、この金型設計演算手段が求めた設計金型
   情報に対応して樹脂成形解析用データを入力する樹脂成
   形解析用データ入力手段と、この入力手段の入力データ
   に基き前記設計金型内での樹脂成形挙動を解析する樹脂
   成形解析手段と、この解析手段による解析結果の出力手
   段とを備えて成る樹脂成形シュミレーション装置。