JPH0469854B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、樹脂等の溶融材料を金型成形する
に際し、高品質の成形品を得るための溶融材料の
最適成形条件の解析を行う方法に係り、特に所要
の溶融材料が金型へ充填される進行状況につきそ
の適否を容易に判定することができる表示方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来、樹脂材料による射出成形において金型内
の樹脂流動解析（シミユレーシヨン）を行う場
合、例えば第３図に示すように、成形品の形状を
２次元のシエルモデルとして形状定義し、微小要
素に分割しさらに各要素毎に肉厚と温度を定義し
て、有限要素法、境界要素法、差分法、FAN法
等の数値解析法を用いて、液体の運動方程式、連
続の式およびエネルギーの式などを演算する方法
が一般に利用されている。

このような金型内での樹脂流動解析方法では、
金型へ充填される樹脂の進行状況を表わす方法と
して、第４図に示すように、金型への全充填時間
を任意の数に分割し、各時間毎に充填される樹脂
の到達位置を線により結んで作成した等時間線図
が利用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、前述した従来の樹脂流動解析方法す
なわち金型に充填される樹脂の進行状況を等時間
線図で表わす方法では、充填順序が適正であるか
どうか、すなわち充填される樹脂の流れがバラン
スよく進行していくかどうかの判定と、最終の充
填位置が適切であるかどうかの判定を行うことが
できる。

しかしながら、このような金型内での樹脂流動
解析方法では、充填中の樹脂速度が過大な場合に
生じる流動の乱れや剪断発熱に起因する成形不良
や、充填中の樹脂速度が過小な場合に生じる非流
動層の過度な成長に起因する成形不良等が特定の
点に発生する場合、これを防止し得る最適成形条
件としての充填速度の設定の適否を判定すること
ができない難点がある。特に、前述した等時間線
図のみでは、充填速度を多段に設定するプログラ
ム射出での成形機の設定条件である速度プロフア
イル入力が特定の点に生ずる成形不良を改善する
効果の適否を判定すいことは困難であつた。

そこで、本発明の目的は、所要の成形金型に対
する溶融材料の流動解析のため、従来の金型充填
パターンの等時間線図を応用して金型に充填され
る溶融材料の進行状況の適否を容易に判定するこ
とができる溶融材料の金型成形における流動解析
結果の表示方法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る溶融材料の金型成形における流動
解析結果の表示方法は、 成形品形状モデルを微小要素に分割し、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、前記成形品形状モデルの各
要素に対する溶融材料の充填進行状況を、充填到
達時間の計算により等時間線図として求め、さら
に充填中または充填完了後の各要素における温
度、圧力、剪断速度、剪断応力などを演算するこ
とにより、溶融材料の金型成形における流動解析
結果を表示する方法において、 金型内への溶融材料に充填工程における全所要
時間を任意の数に分割し、各時間における充填進
行状況を等時間線図として表わし、 任意の等時間線上に任意の要素に対応する点を
起点として選択設定し、この設定点より当該等時
間線に対する法線を引くことによりこの時点にお
ける当該要素の樹脂流動方向を求め、 次いで前記法線と隣接する等時間線との交点を
設定し、この設定点より当該等時間線に対する法
線を引く操作を順次繰返して隣接する要素の樹脂
流動方向を連続して求め、 前記各等時間線に対する設定点とこれらを結ぶ
法線によつて充填流れ線図を作成し表示すること
を特徴とする。

前記の流動解析結果の表示方法において、 成形品形状モデルの分割された微小要素に対
し、充填流れ線の一部を横断する要素を指定して
これらの領域を識別表示すれば好適である。

〔作用〕

本発明に係る溶融材料の金型成形における流動
解析結果の表示方法によれば、金型内への溶融材
料の充填進行状況を表わす等時間線図を利用し、
等時間線上の任意の選択設定点より法線を引いて
隣接する等時間線との交点を順次求めて充填流れ
線図を作成することによつて、前記等時間線図に
対し一定の基準線を表わすことができ、これをそ
れぞれ要素分割された対応する要素と共に表示す
ることにより、解析結果として各要素毎に算出さ
れている温度、圧力、剪断速度、剪断応力など
を、充填過程に沿つて評価できるため、溶融材料
が金型へ充填される進行状況につきその適否を容
易に判定することができる。従つて、この場合、
分割された要素につき前述した充填流れ線の一部
を横断する要素を指定してこれらの要素領域を識
別表示することにより、金型へ充填される溶融材
料の進行状況の適否の判定が簡便となる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る溶融材料の金型成形におけ
る流動解析結果の表示方法の実施例につき、添付
図面を参照しながら以下詳細に説明する。

本発明において、所定の成形品の形状モデルに
ついて金型内の樹脂流動解析を行う手順は、従来
のシミユレーシヨン法と同じである。すなわち、
第３図に示すように、金型内の樹脂流動解析を行
うため、２次元のシエルモデルとして成形品の形
状モデルの要素分割を行い（図示例では三角形要
素を用いているが、四角形要素を用いる場合もあ
る）、有限要素法を適用する。この成形品の形状
モデルに対し、ゲートの位置と個数を設定し、必
要に応じてランナを設けることにより流動解析の
ための金型側形状の設定を完了する。ここで、使
用する樹脂を選定して樹脂物性データを入力した
後、樹脂温度、金型温度、充填速度等の入力条件
を入力して、金型に充填される樹脂の進行状況を
示す充填パターンすなわち等時間線図（第４図参
照）の解析に移行する。ここまでの手順は、従来
の金型内の樹脂流動解析と同様である。

そこで、本実施例においては、前述した第３図
に示す成形品形状モデルの要素分割表示図と、第
４図に示す充填パターンとしての等時間線図とを
重ねて表示する。すなわち、第１図は本発明に係
る表示方法の一実施例を示すものであり、第２図
は本発明による表示を行うための解析方法を示す
説明図である。

次に、第２図に基づいて本発明の表示方法につ
き説明する。まず、樹脂の充填を行うゲート位置
ｇを起点として、第１の等時間線t₁上に任意の点
Ａを選択して前記位置ｇと点Ａ間を線で結ぶ。次
に、前記点Ａを起点として第１の等時間線t₁に対
する法線l₁を引き、この時第２の等時間線t₂との
交点をＢとする。そして、前記点Ｂを起点として
第２の等時間線t₂に対する法線l₂を引き、この時
第３の等時間線t₃との交点をＣとする。以下、同
様の手順に従つて、点Ｃ〜Ｓに至る第３〜19の等
時間線t₃〜t₁₉に対する法線l₃〜l₁₉をそれぞれ接続
していくことにより、第２図に示すような連続す
る１本の充填流れ線図を画くことができる。

従つて、このようにして画かれた充填流れ線の
通過する各分割された要素を抽出すれば、第１図
においてハツチングで示すような一連の要素領域
を表示することができる。

このようにして、本発明によれば、従来の金型
への充填パターンとしての等時間線図を利用し、
樹脂が充填される際の樹脂の流れる状況を一定の
基準線として簡便に表わすことができ、しかも成
形品の形状モデルの分割された要素と対応して前
記基準線と一致する重なる一連の領域を表示し
て、解析結果として各要素毎に算出されている温
度、圧力、剪断速度、剪断応力などを、充填過程
に沿つて評価できるため、金型に充填される樹脂
の進行状況の適否を容易に判定することができ
る。

前述した表示を行うための解析処理は、コンピ
ユータを使用した演算処理によつて容易に行うこ
とができると共に、これらの解析処理結果は液
晶、CRT、プラズマ、ELなどのデイスプレイ装
置によつて簡便にグラフイツク表示することがで
きる。

なお、前述した実施例においては、ゲート位置
ｇから第１の等時間線t₁に対し任意の１点Ａを選
択したが、この場合に選択点を種々変化させて複
数の充填流れ線を表示して総合的な適否の判定を
行うことも可能であり、また同時に種々の充填流
れ線を表示して総合的な適否の判定を行うことも
できることは勿論である。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明に
よれば、所要の形状モデルからなる金型内へ溶融
樹脂を充填する場合の流動解析に際し、その充填
パターンを示す等時間線図に基づいて基準となる
充填流れ線図を求めることができ、また、要素分
割された形状モデルと組合せて、前記充填流れ線
と重なる一連の分割された要素領域を表示するこ
とにより、解析結果として各要素毎に算出されて
いる温度、圧力、剪断速度、剪断応力などを、充
填過程に沿つて評価できるため、形状モデルに対
応した樹脂の進行状況の適否を判定することがで
きる。

従つて、本発明によれば、成形品の形状モデル
に関する樹脂の流動解析に際し、高品質の成形品
を得るための溶融樹脂の射出速度の適否を簡単な
グラフイツク表示で容易に判定することができる
と共に、この判定結果に基づいて各種の適正な成
形条件の選択、特に射出速度の適正な設定を行う
ことができ、溶融樹脂の金型成形プログラムの作
成に資する効果は大きい。

なお、前述した実施例においては、溶融樹脂の
金型成形における流動解析結果の表示方法につい
て説明したが、本発明はこの実施例に限定される
ことなく、樹脂以外の溶融材料の金型成形、例え
ばダイカストマシンへの応用も可能であり、その
他本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々
の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶融材料の金型成形にお
ける流動解析結果の表示方法の一実施例を示す充
填流れ線およびこれと対応する分割された要素の
一連の領域を示すグラフイツク表示図、第２図は
第１図に示す充填流れ線の解析方法を示すグラフ
イツク表示図、第３図は成形品の形状モデルを２
次元の微小要素に分割した状態のグラフイツク表
示図、第４図は第３図に示す形状モデルにおける
充填パターンの等時間線図である。 t₁〜t₁₉……等時間線、l₁〜l₁₉……法線、Ａ……
第１の等時間線t₁上の任意の１点、Ｂ〜Ｓ……各
法線と各等時間線との交点、ｇ……ゲート位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 成形品形状モデルを微小要素に分割し、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、前記成形品形状モデルの
   各要素に対する溶融材料の充填進行状況を、充填
   到達時間の計算により等時間線図として求め、さ
   らに充填中または充填完了後の各要素における温
   度、圧力、剪断速度、剪断応力などを演算するこ
   とにより、溶融材料の金型成形における流動解析
   結果を表示する方法において、 金型内への溶融材料に充填工程における全所要
   時間を任意の数に分割し、各時間における充填進
   行状況を等時間線図として表わし、 任意の等時間線上に任意の要素に対応する点を
   起点として選択設定し、この設定点より当該等時
   間線に対する法線を引き、 次いで前記法線と隣接する等時間線との交点を
   設定し、この設定点より当該等時間線に対する法
   線を引く操作を順次繰返し、 前記各等時間線に対する設定点とこれらを結ぶ
   法線によつて充填流れ線図を作成して表示するこ
   とを特徴とする溶融材料の金型成形における流動
   解析結果の表示方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の溶融材料の金型
   成形における流動解析結果の表示方法において、 成形品形状モデルの分割された微小要素に対
   し、充填流れ線がその一部を横断する要素を指定
   してこれらの領域を識別表示してなる溶融材料の
   金型成形における流動解析結果の表示方法。