JPH04185319A - 溶融材料の金型成形における流動先端速度表示方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、成形品形状モデルを微小要素の解析形状モデ
ルに分割し、有限要素法、境界要素法、差分法、ＦＡＮ
法等を含む数値解析法を使用して金型内の溶融材料の流
動解析を行うシステムに係り、より詳細には、解析精度
上判別不可能であったショートショット発生位置まで判
別可能な溶融材料の金型成形における流動先端速度表示
方法に関する。

（従来の技術） 従来より、第２図に示すように、成形品形状モデルを微
小要素の解析形状モデルに分割し、有限要素法、境界要
素法、差分法、ＦＡＮ法等を含む数値解析法を使用して
金型内の溶融材料の流動解析を行う方法が一般に利用さ
れている。

このような金型内の溶融材料の流動解析において、溶融
材料の流動先端（以下、この明細書においてフローフロ
ントという。）の進行状況を評価する方法として、従来
より第４図に示すように、時刻側のフローフロント位置
を線や色で表示する方法（等時間線図）が用いられてい
た。また、近時では、この表示された等時間線図から平
均充填速度を算出して評価する方法（例えば、特開平１
−１．、４１．０２１号公報等）も用いられていた。

（発明が解決しようとする課Ｂ） ところで、射出成形においては、フローフロント速度が
非常に遅い場合や逆に非常に速い場合に、ショートショ
ットややけ等の成形不良が発生する場合があるので、こ
の点を重視した評価を行う必要がある。

しかしながら、上記したフローフロント位置を等時間線
図で表示する方法では、線や色幅の粗密によってフロー
フロントの進行状況を評価する必要があり、具体的な不
良発生位置を的確に判断することはできなかった。

また、上記した平均充填速度を算出して評価する方法に
おいては、製品形状が複雑な場合や、部分的に板厚が変
化する場合等においても、そのような状態の違いを平均
化してしまうため、不良の発生が予測できない可能性が
あるとともに、不良発生位置も限定できないといった問
題があった。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたもので、その目的
は、解析精度上判別不可能であったショートショット発
生位置まで判別可能な溶融材料の金型成形における流動
先端速度表示方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明に係わる溶融材料の金
型成形における流動先端速度表示方法は、成形品形状モ
デルを微小要素の解析形状モデルに分割し、有限要素法
、境界要素法、差分法、ＦＡＮ法等を含む数値解析法を
使用して金型内の溶融材料の流動解析を行うシステムに
おいて、 溶融材料のフローフロントが到達した時刻を微小要素の
各頂点毎に算出し、この各頂点毎の到達時刻データと各
頂点の座標データとから各要素毎の平均フローフロント
速度を算出し、この各要素毎の平均フローフロント速度
データにより、ほぼ等しい平均フローフロント速度同士
を１本の線で順次結ぶことによって、解析形状モデル上
に平均フローフロント速度の等速度線図を作成し表示す
るものである。

（作用） 溶融材料のフローフロントが到達した時刻を微小要素の
各頂点毎に算出し、この各頂点毎の到達時刻データと各
頂点の座標データとから各要素毎の平均フローフロント
速度を算出する。すなわち、ある要素Ｅの３つの節点（
Ｎｌ、Ｎ２．Ｎ３）のそれぞれの到達時刻をＴＩ、Ｔ２
．Ｔ３　（ただし、ＴＩ＜Ｔ２＜Ｔ３）とし、節点Ｎｌ
、Ｎ３を結ぶ辺上において、時刻Ｔ１と時刻Ｔ３とを直
線補間することにより、時刻Ｔ２に相当する点Ｐを算出
し、その点Ｐと節点Ｎ２とを線で結ぶ。そして、節点Ｎ
１より線分Ｎ２−Ｐに垂線りを引き、下式によってその
要素Ｅの平均フローフロント速度Ｖを求める。

２−Ｔｌ そして、求めた各要素毎の平均フローフロント速度デー
タにより、ほぼ等しい平均フローフロント速度同士を１
本の線で順次結ぶことによって、解析形状モデル上に平
均フローフロント速度の等速度線図を作成し表示する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

成形品形状モデルを微小要素（本実施例では、第２図に
示すように、３角形を基本要素として分割している。た
だし、４角形等であってもよい、）の解析形状モデルに
分割し、有限要素法、境界要素法、差分法、ＦＡＮ法等
を含む数値解析法を使用して金型内の溶融材料の流動解
析を行う。このときの流動解析の手順は、従来のシミュ
レーション法と同様である。

この解析形状モデルに対してゲートＧの位置と個数（本
実施例では１個。）とを設定する。この後、使用する樹
脂の物性データを入力し、樹脂温度、金型温度等の入力
条件を入力して、金型に充填される樹脂の進行状況の解
析を行う。

本実施例では、溶融樹脂のフローフロントが到達した時
刻を微小要素の各頂点毎に算出し、この各頂点毎の到達
時刻データと各頂点の座標データとから各要素毎の平均
フローフロント速度を算出し、この各要素毎の平均フロ
ーフロント速度データにより、ほぼ等しい平均フローフ
ロント速度同士を１本の線で順次結ぶことによって、解
析形状モデル上に平均フローフロント速度の等速度線図
を作成する。

すなわち、第３図に示すように、予め要素を構成する３
つの節点には、解析によりフローフロント到達時刻が求
められている。

いま、要素Ｅの３つの節点をＮｌ、Ｎ２．Ｎ３とし、各
節点Ｎｌ、Ｎ２．Ｎ３のそれぞれの到達時刻をＴＩ、　
Ｔ２．　Ｔ３　（ただし、ＴＩ＜７２＜Ｔ３）とする。

このとき、最も早く到達する節点Ｎｌを基準点とし、こ
の節点Ｎｌと節点Ｎ３とを結ぶ辺上において、時刻ＴＩ
と時刻Ｔ３とを直線補間することにより、時刻Ｔ２に相
当する点Ｐを算出し、その点Ｐと節点Ｎ２とを直線で結
ぶ。そして、節点Ｎ１より線分Ｎ２−Ｐに垂線りを引（
ことにより、その垂線りが、その要素Ｅのフローフロン
トの進行方向を示すことになる。また、下式によってそ
の要素Ｅの平均フローフロント速度Ｖを求める。

そして、求めた各要素毎の平均フローフロント速度デー
タにより、ほぼ等しい平均フローフロント速度同士を１
本の線で順次結ぶことによって、解析形状モデル上に、
第１図に示すような平均フローフロント速度の等速度線
図が作成されることになる。ただし、ここで示された等
速度線図は、第２図に示す解析形状モデルにおいて、−
点鎖線の矢符Ａ−Ａで示す領域の板厚が３１１Ｉ１１、
−点鎖線の矢符Ｂ−Ｂで示す領域の板厚が２１Ｍ、−点
鎖線の矢符Ｃ−Ｃで示す領域の板厚が１ｍｍである場合
の等速度線図を示している。

すなわち、第１図に示す等速度線図によれば、ゲートＧ
の近傍は等速度線が密であることから、充填速度が急激
に減速されており、その後、−点鎖線の矢符Ａ−Ａで示
す領域及び−点鎖線の矢符Ｂ−Ｂで示す領域では等速度
線が粗となることがら、これらの領域では充填速度がほ
ぼ一定に保たれ、−点鎖線の矢符Ｃ−Ｃで示す領域に充
填される時点で再び加速して、最終点まで充填されるこ
とを示している。

このことより、射出するときの速度が速く、最終の速度
も速くなるということが判るので、打ち始めの充填速度
をやや低減させ、その後徐々に圧力を上げて充填速度を
上昇させ、最終的にはもう一度圧力を下げて充填速度を
下げるといった対策を取ることが可能となる。これによ
り、充填終端部である一点鎖線の矢符Ｃ−〇で示す領域
でのやけが防止できることになる。また、成形不良の発
生の１つであるショートショットの現象において、その
発生位置が低速度領域であると限定した場合には、図面
中等速度線が粗となる領域にショートショットが発生す
る可能性があることが判るので、充填後の圧力（保圧力
）を高く保つことによって、ショートショットに対する
対策を講じることができるものである。

なお、上記した表示を行うための解析処理は、コンピュ
ータを使用した演算処理によって容易に行うことが可能
であり、解析処理結果を示すグラフィック表示は、液晶
、ＣＲＴ等のデイスプレィ装置によって容易に行うこと
が可能である。

（発明の効果） 本発明に係わる溶融材料の金型成形における流動先端速
度表示方法は、溶融材料のフローフロントが到達した時
刻を微小要素の各頂点毎に算出し、この各頂点毎の到達
時刻データと各頂点の座標データとから各要素毎の平均
フローフロント速度を算出し、この各要素毎の平均フロ
ーフロント速度データにより、ほぼ等しい平均フローフ
ロント速度同士を１本の線で順次結ぶことによって、解
析形状モデル上に平均フローフロント速度の等速度線図
を作成するようにしたので、この等速度線図に基づいて
、従来判別の困難であった具体的な不良発生の有無及び
不良発生位置を的確に判別できるといった効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流動先端速度表示方法によってフロー
フロント速度データをグラフィック表示装置に表示した
等フローフロント速度線図、第２図は充填解析に用いた
成形品形状モデルの要素分割図、第３図は成形品形状モ
デルのある要素のフローフロント速度を求める手順を示
す図、第４図は従来の表示方法によって流動先端到達時
刻データをグラフィック表示装置に表示した等フローフ
ロント線図である。 Ｅ・・・要素 Ｎｌ、Ｎ２．Ｎ３・・・節点 ＴＩ、第２．第３・・・各節点への 樹脂先端到達時刻 し・・・垂線 Ｇ・・・ゲート 特許出願人　積水化学工業株式会社 代表者　廣１）　馨 第１．」 く町→の くＪ→Ｑ 第３図 Ｎｌ（ＴＩ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）成形品形状モデルを微小要素の解析形状モデルに分
   割し、有限要素法、境界要素法、差分法、ＦＡＮ法等を
   含む数値解析法を使用して金型内の溶融材料の流動解析
   を行うシステムにおいて、 溶融材料の流動先端が到達した時刻を微小要素の各頂点
   毎に算出し、この各頂点毎の到達時刻データと各頂点の
   座標データとから各要素毎の平均流動先端速度を算出し
   、この各要素毎の平均流動先端速度データにより、ほぼ
   等しい平均流動先端速度同士を１本の線で順次結ぶこと
   によって、解析形状モデル上に平均流動先端速度の等速
   度線図を作成し表示することを特徴とする溶融材料の金
   型成形における流動先端速度表示方法。