JPH079523A - 射出成形方法および射出成形金型の設計方法 - Google Patents
射出成形方法および射出成形金型の設計方法Info
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- JPH079523A JPH079523A JP15523093A JP15523093A JPH079523A JP H079523 A JPH079523 A JP H079523A JP 15523093 A JP15523093 A JP 15523093A JP 15523093 A JP15523093 A JP 15523093A JP H079523 A JPH079523 A JP H079523A
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ひけを防止することができる射出成形方法およ
び射出成形金型の設計方法を提供する。 【構成】射出成形プロセスシミュレーション方法を用い
て、成形品のひけが発生する位置、保圧過程中の樹脂流
量、その流量が極めて小さくなった時の、ひけが発生す
る部分の樹脂の圧力、温度、比容積を予測し、これらの
値と樹脂の圧力−比容積−温度線部からひけを防止でき
る適切な圧縮量と圧縮圧力を求め、金型の一部を摺動さ
せることでこの適切な圧縮量と圧縮圧力をひけが発生す
る位置に与えるようにした。また、成形品のひけが発生
する位置を予測すると共に、ひけの発生が極力防止でき
るひけ発生位置に到る金型の樹脂流路の肉厚および幅を
設定するようにした。
び射出成形金型の設計方法を提供する。 【構成】射出成形プロセスシミュレーション方法を用い
て、成形品のひけが発生する位置、保圧過程中の樹脂流
量、その流量が極めて小さくなった時の、ひけが発生す
る部分の樹脂の圧力、温度、比容積を予測し、これらの
値と樹脂の圧力−比容積−温度線部からひけを防止でき
る適切な圧縮量と圧縮圧力を求め、金型の一部を摺動さ
せることでこの適切な圧縮量と圧縮圧力をひけが発生す
る位置に与えるようにした。また、成形品のひけが発生
する位置を予測すると共に、ひけの発生が極力防止でき
るひけ発生位置に到る金型の樹脂流路の肉厚および幅を
設定するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成形品のひけを防止で
きる射出成形方法および射出成形金型の設計方法に関す
る。
きる射出成形方法および射出成形金型の設計方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、従来考慮されていなかった金型内
での変形挙動、変形開始後の金型内での温度挙動を考慮
することにより、実際の成形現象により近い変形不良の
予測及び離型性の評価を可能とした射出成形プロセスシ
ミュレーション方法（特開平２−２５８２２９号公報）
が知られている。
での変形挙動、変形開始後の金型内での温度挙動を考慮
することにより、実際の成形現象により近い変形不良の
予測及び離型性の評価を可能とした射出成形プロセスシ
ミュレーション方法（特開平２−２５８２２９号公報）
が知られている。
【０００３】この射出成形プロセスシミュレーション方
法をさらに改良したものとして、本出願人が先に、充填
解析、保圧流動解析、冷却解析を順次行って、射出成形
プロセス中の成形材料の温度変化、圧力、比容積変化を
計算し、この計算結果に基づいて成形品の各部が変形を
開始する時点の樹脂の状態量を算出し、この樹脂の状態
量に基づいて変形開始時から離型時までの熱歪みシミュ
レーションを行うことにより、金型内での成形品の寸
法、温度変化挙動を算出し、その算出結果に基づいて離
型時から成形品が温度、寸法的に安定するまでの熱歪み
シミュレーションを行うことにより、金型外での成形品
の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果に基づい
て、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形状変形量
を算出する射出成形プロセスシミュレーション方法を提
案（特願平４−２８２７４７号公報参照）している。
法をさらに改良したものとして、本出願人が先に、充填
解析、保圧流動解析、冷却解析を順次行って、射出成形
プロセス中の成形材料の温度変化、圧力、比容積変化を
計算し、この計算結果に基づいて成形品の各部が変形を
開始する時点の樹脂の状態量を算出し、この樹脂の状態
量に基づいて変形開始時から離型時までの熱歪みシミュ
レーションを行うことにより、金型内での成形品の寸
法、温度変化挙動を算出し、その算出結果に基づいて離
型時から成形品が温度、寸法的に安定するまでの熱歪み
シミュレーションを行うことにより、金型外での成形品
の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果に基づい
て、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形状変形量
を算出する射出成形プロセスシミュレーション方法を提
案（特願平４−２８２７４７号公報参照）している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記射出成形プロセス
シミュレーション方法は、実際の成形現象により近い変
形不良（射出成形品の成形時に発生する反り、肉厚む
ら、ひけ等の変形不良）の予測及び離型性の評価が行え
るため、金型作成前に材料、成形条件、成形品、金型構
造の良否の検討が可能となり、従来に比べて成形品開発
時の金型構造、成形品形状、成形条件の変更に伴う時間
的ロス、コスト的ロスが削減できるといった効果を備え
ている。
シミュレーション方法は、実際の成形現象により近い変
形不良（射出成形品の成形時に発生する反り、肉厚む
ら、ひけ等の変形不良）の予測及び離型性の評価が行え
るため、金型作成前に材料、成形条件、成形品、金型構
造の良否の検討が可能となり、従来に比べて成形品開発
時の金型構造、成形品形状、成形条件の変更に伴う時間
的ロス、コスト的ロスが削減できるといった効果を備え
ている。
【０００５】しかしながら、上記方法では、成形品に発
生するひけの位置を予測することはできても、ひけを完
全に防止することができなかった。本発明は係る実情に
鑑みてなされたもので、その目的は、ひけを防止するこ
とができる射出成形方法および射出成形金型の設計方法
を提供することにある。
生するひけの位置を予測することはできても、ひけを完
全に防止することができなかった。本発明は係る実情に
鑑みてなされたもので、その目的は、ひけを防止するこ
とができる射出成形方法および射出成形金型の設計方法
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明（以下、「第１発明」）にかかる射
出成形方法は、充填解析、保圧流動解析、冷却解析を順
次行って、射出成形プロセス中の成形材料の温度変化、
圧力、比容積変化を計算し、この計算結果に基づいて成
形品の各部が変形を開始する時点の樹脂の状態量を算出
し、この樹脂の状態量に基づいて変形開始時から離型時
までの熱歪みシミュレーションを行うことにより、金型
内での成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出
結果に基づいて離型時から成形品が温度、寸法的に安定
するまでの熱歪みシミュレーションを行って、金型外で
の成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果
に基づいて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形
状変形量を算出する射出成形プロセスシミュレーション
方法を用いて、成形品のひけが発生する位置、保圧過程
中の樹脂流量、その流量が極めて小さくなった時の、ひ
けが発生する部分の樹脂の圧力、温度、比容積を予測
し、これらの値と樹脂の圧力−比容積−温度線部からひ
けを防止できる適切な圧縮量と圧縮圧力を求め、金型の
一部を摺動させることでこの適切な圧縮量と圧縮圧力を
ひけが発生する位置に与えるようにした。
め、請求項１の発明（以下、「第１発明」）にかかる射
出成形方法は、充填解析、保圧流動解析、冷却解析を順
次行って、射出成形プロセス中の成形材料の温度変化、
圧力、比容積変化を計算し、この計算結果に基づいて成
形品の各部が変形を開始する時点の樹脂の状態量を算出
し、この樹脂の状態量に基づいて変形開始時から離型時
までの熱歪みシミュレーションを行うことにより、金型
内での成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出
結果に基づいて離型時から成形品が温度、寸法的に安定
するまでの熱歪みシミュレーションを行って、金型外で
の成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果
に基づいて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形
状変形量を算出する射出成形プロセスシミュレーション
方法を用いて、成形品のひけが発生する位置、保圧過程
中の樹脂流量、その流量が極めて小さくなった時の、ひ
けが発生する部分の樹脂の圧力、温度、比容積を予測
し、これらの値と樹脂の圧力−比容積−温度線部からひ
けを防止できる適切な圧縮量と圧縮圧力を求め、金型の
一部を摺動させることでこの適切な圧縮量と圧縮圧力を
ひけが発生する位置に与えるようにした。
【０００７】上記構成において、適切な圧縮量と圧縮圧
力をひけが発生する位置に与える方法としては、例え
ば、金型の一部を樹脂充填した状態で摺動自在にして、
ひけが発生する位置にこの摺動自在な金型の一部を摺動
させることで圧縮をかける方法や、金型のひけが発生す
る位置に金型外からガスを注入できるようにし、ガスを
注入することでガス圧によって圧縮をかける方法等が挙
げられる。
力をひけが発生する位置に与える方法としては、例え
ば、金型の一部を樹脂充填した状態で摺動自在にして、
ひけが発生する位置にこの摺動自在な金型の一部を摺動
させることで圧縮をかける方法や、金型のひけが発生す
る位置に金型外からガスを注入できるようにし、ガスを
注入することでガス圧によって圧縮をかける方法等が挙
げられる。
【０００８】また、請求項２の発明（以下、「第２発
明」）にかかる射出成形金型の設計方法は、充填解析、
保圧流動解析、冷却解析を順次行って、射出成形プロセ
ス中の成形材料の温度変化、圧力、比容積変化を計算
し、この計算結果に基づいて成形品の各部が変形を開始
する時点の樹脂の状態量を算出し、この樹脂の状態量に
基づいて変形開始時から離型時までの熱歪みシミュレー
ションを行うことにより、金型内での成形品の寸法、温
度変化挙動を算出し、その算出結果に基づいて離型時か
ら成形品が温度、寸法的に安定するまでの熱歪みシミュ
レーションを行って、金型外での成形品の寸法、温度変
化挙動を算出し、その算出結果に基づいて、最終成形品
の反り、ひけ、肉厚変動等の形状変形量を算出する射出
成形プロセスシミュレーション方法を用いて、成形品の
ひけが発生する位置を予測すると共に、ひけの発生が極
力防止できるひけ発生位置に到る金型の樹脂流路の肉厚
および幅を設定するようにした。
明」）にかかる射出成形金型の設計方法は、充填解析、
保圧流動解析、冷却解析を順次行って、射出成形プロセ
ス中の成形材料の温度変化、圧力、比容積変化を計算
し、この計算結果に基づいて成形品の各部が変形を開始
する時点の樹脂の状態量を算出し、この樹脂の状態量に
基づいて変形開始時から離型時までの熱歪みシミュレー
ションを行うことにより、金型内での成形品の寸法、温
度変化挙動を算出し、その算出結果に基づいて離型時か
ら成形品が温度、寸法的に安定するまでの熱歪みシミュ
レーションを行って、金型外での成形品の寸法、温度変
化挙動を算出し、その算出結果に基づいて、最終成形品
の反り、ひけ、肉厚変動等の形状変形量を算出する射出
成形プロセスシミュレーション方法を用いて、成形品の
ひけが発生する位置を予測すると共に、ひけの発生が極
力防止できるひけ発生位置に到る金型の樹脂流路の肉厚
および幅を設定するようにした。
【０００９】
【作用】上記第１発明の構成によれば、圧力・温度・比
容積算出部において、成形品形状データ、成形条件デー
タ（射出条件、保圧条件、冷却条件等の各データ）、樹
脂特性を表すデータ（粘度、ＰｖＴデータ、機械特性
等）等の解析に必要な各種条件データを入力として、充
填解析、保圧流動解析、冷却解析を順次行うことによ
り、射出成形プロセス中の成形材料の温度変化、圧力、
比容積変化を計算し、この計算結果に基づいて成形品の
各部が変形を開始する時点（すなわち、圧力が零となる
時点）の樹脂の状態量を算出する。
容積算出部において、成形品形状データ、成形条件デー
タ（射出条件、保圧条件、冷却条件等の各データ）、樹
脂特性を表すデータ（粘度、ＰｖＴデータ、機械特性
等）等の解析に必要な各種条件データを入力として、充
填解析、保圧流動解析、冷却解析を順次行うことによ
り、射出成形プロセス中の成形材料の温度変化、圧力、
比容積変化を計算し、この計算結果に基づいて成形品の
各部が変形を開始する時点（すなわち、圧力が零となる
時点）の樹脂の状態量を算出する。
【００１０】つぎに、金型内熱歪み算出部において、こ
の圧力・温度・比容積算出部で算出した樹脂の状態量に
基づいて、変形開始時から離型時までの熱歪みシミュレ
ーションを行うことにより、金型内での成形品の寸法、
温度変化挙動を算出する。そして、この金型内熱歪み算
出部での算出結果に基づいて、離型時から成形品が温度
・寸法的に安定するまでの熱歪みシミュレーションを行
うことにより、金型外での成形品の寸法、温度変化挙動
を算出し、その算出結果に基づいて、成形品のひけが発
生する位置を求める。
の圧力・温度・比容積算出部で算出した樹脂の状態量に
基づいて、変形開始時から離型時までの熱歪みシミュレ
ーションを行うことにより、金型内での成形品の寸法、
温度変化挙動を算出する。そして、この金型内熱歪み算
出部での算出結果に基づいて、離型時から成形品が温度
・寸法的に安定するまでの熱歪みシミュレーションを行
うことにより、金型外での成形品の寸法、温度変化挙動
を算出し、その算出結果に基づいて、成形品のひけが発
生する位置を求める。
【００１１】保圧過程で樹脂流量が極めて小さくなった
時の時間ｔ、その時のひけが発生する位置での圧力Ｐ
Ａ，比容積ｖＡ，温度ＴＡを求める。圧力−比容積−温
度線図と樹脂の室温、大気圧での比容積ｖＣから圧縮す
べき圧力ＰＢを求める。圧縮が影響を与える範囲を設定
し、Ｖとする。圧縮後の体積をＶ′とすると、圧縮すべ
き量はＶ−Ｖ′であって、Ｖ＝ｖＡ＊Ｍ、Ｖ′＝ｖＣ＊
Ｍ（Ｍは質量）であるからＶ−Ｖ′＝（ｖＡ−ｖＣ）＊
Ｍで求まる。
時の時間ｔ、その時のひけが発生する位置での圧力Ｐ
Ａ，比容積ｖＡ，温度ＴＡを求める。圧力−比容積−温
度線図と樹脂の室温、大気圧での比容積ｖＣから圧縮す
べき圧力ＰＢを求める。圧縮が影響を与える範囲を設定
し、Ｖとする。圧縮後の体積をＶ′とすると、圧縮すべ
き量はＶ−Ｖ′であって、Ｖ＝ｖＡ＊Ｍ、Ｖ′＝ｖＣ＊
Ｍ（Ｍは質量）であるからＶ−Ｖ′＝（ｖＡ−ｖＣ）＊
Ｍで求まる。
【００１２】そして、ＰＢ以上の圧力をヒケが発生する
と予想された位置にかけ、樹脂を圧縮して圧力を高め、
その部分の樹脂密度高くしておくことで、冷却時の樹脂
の熱収縮を無くする。なお、圧力がゲート圧より大きく
なる時は、ゲートを強制的に閉じるようにする。一方、
第２発明の構成によれば、第１発明と同様にしてひけが
発生する位置およびひけ発生量を求め、成形品の意匠上
肉厚変更が許される部分の肉厚および幅を変更してひけ
発生部に到る樹脂流路を最適なものとし、前記ひけ発生
量が設定されたひけ許容値以下になるようにする。
と予想された位置にかけ、樹脂を圧縮して圧力を高め、
その部分の樹脂密度高くしておくことで、冷却時の樹脂
の熱収縮を無くする。なお、圧力がゲート圧より大きく
なる時は、ゲートを強制的に閉じるようにする。一方、
第２発明の構成によれば、第１発明と同様にしてひけが
発生する位置およびひけ発生量を求め、成形品の意匠上
肉厚変更が許される部分の肉厚および幅を変更してひけ
発生部に到る樹脂流路を最適なものとし、前記ひけ発生
量が設定されたひけ許容値以下になるようにする。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明を、その実施例をあらわす図
面を参照しつつ詳しく説明する。 （実施例１）図１に示す成形品１を成形するにあたり、
以下に示す射出成形プロセスシミュレーションを行って
ひけが発生する位置を予測した。
面を参照しつつ詳しく説明する。 （実施例１）図１に示す成形品１を成形するにあたり、
以下に示す射出成形プロセスシミュレーションを行って
ひけが発生する位置を予測した。
【００１４】なお、射出成形プロセスシミュレーション
は、図２に示す電気的構成を有する装置を用いて行っ
た。まず、この装置を詳しく説明すると、解析に必要な
各種条件データの入力を行うデータ入力部１１の出力
は、充填解析、保圧流動解析、冷却解析等を行う圧力・
温度・比容積算出部１２に導かれており、圧力・温度・
比容積算出部１２の出力は、ここで算出された樹脂の状
態量のデータを格納する記憶部１３に導かれている。ま
た、記憶部１３の出力は、金型内熱歪み算出部１４に導
かれており、金型内熱歪み算出部１４の出力は、金型外
熱歪み算出部１５に導かれた構成となっている。
は、図２に示す電気的構成を有する装置を用いて行っ
た。まず、この装置を詳しく説明すると、解析に必要な
各種条件データの入力を行うデータ入力部１１の出力
は、充填解析、保圧流動解析、冷却解析等を行う圧力・
温度・比容積算出部１２に導かれており、圧力・温度・
比容積算出部１２の出力は、ここで算出された樹脂の状
態量のデータを格納する記憶部１３に導かれている。ま
た、記憶部１３の出力は、金型内熱歪み算出部１４に導
かれており、金型内熱歪み算出部１４の出力は、金型外
熱歪み算出部１５に導かれた構成となっている。
【００１５】データ入力部１１は、成形品形状データ、
成形条件データ（射出条件、保圧条件、冷却条件等の各
データ）、樹脂特性を表すデータ（粘度、ＰｖＴデー
タ、機械特性等）等の解析に必要な各種条件データの入
力を行う。圧力・温度・比容積算出部１２は、充填解
析、保圧流動解析、冷却解析を順次行うことにより、射
出成形プロセス中の成形材料の温度変化、圧力、比容積
変化を計算し、この計算結果に基づいて成形品の各部が
変形を開始する時点（すなわち、圧力が零となる時点）
の樹脂の状態量を算出するもので、図示は省略している
が、充填解析装置と、保圧流動解析装置と、金型の内外
での冷却解析を行う冷却解析装置とにより構成されてい
る。また、ここでの各解析は、従来より行われている解
析方法と基本的に同じものである。
成形条件データ（射出条件、保圧条件、冷却条件等の各
データ）、樹脂特性を表すデータ（粘度、ＰｖＴデー
タ、機械特性等）等の解析に必要な各種条件データの入
力を行う。圧力・温度・比容積算出部１２は、充填解
析、保圧流動解析、冷却解析を順次行うことにより、射
出成形プロセス中の成形材料の温度変化、圧力、比容積
変化を計算し、この計算結果に基づいて成形品の各部が
変形を開始する時点（すなわち、圧力が零となる時点）
の樹脂の状態量を算出するもので、図示は省略している
が、充填解析装置と、保圧流動解析装置と、金型の内外
での冷却解析を行う冷却解析装置とにより構成されてい
る。また、ここでの各解析は、従来より行われている解
析方法と基本的に同じものである。
【００１６】金型内熱歪み算出部１４は、圧力・温度・
比容積算出部１２で算出した樹脂の状態量に基づいて、
変形開始時から離型時までの熱歪みシミュレーションを
行うことにより、金型内での成形品の寸法、温度変化挙
動を算出するブロックである。金型外熱歪み算出部１５
は、金型内熱歪み算出部１４での算出結果に基づいて、
離型時から成形品が温度、寸法的に安定するまでの熱歪
みシミュレーションを行うことにより、金型外での成形
品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果に基づ
いて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形状変形
量を算出するブロックである。
比容積算出部１２で算出した樹脂の状態量に基づいて、
変形開始時から離型時までの熱歪みシミュレーションを
行うことにより、金型内での成形品の寸法、温度変化挙
動を算出するブロックである。金型外熱歪み算出部１５
は、金型内熱歪み算出部１４での算出結果に基づいて、
離型時から成形品が温度、寸法的に安定するまでの熱歪
みシミュレーションを行うことにより、金型外での成形
品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果に基づ
いて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形状変形
量を算出するブロックである。
【００１７】次に、上記構成の射出成形プロセスシミュ
レーション装置の動作を、図３及び図４に示すフローチ
ャートを参照して説明する。オペレータは、まずデータ
入力部１１より、成形品形状データ、成形条件データ
（射出条件、保圧条件、冷却条件等の各データ）、樹脂
特性を表すデータ（粘度、ＰｖＴデータ、機械特性等）
等の解析に必要な各種条件データの入力を行う（ステッ
プＳ１）。
レーション装置の動作を、図３及び図４に示すフローチ
ャートを参照して説明する。オペレータは、まずデータ
入力部１１より、成形品形状データ、成形条件データ
（射出条件、保圧条件、冷却条件等の各データ）、樹脂
特性を表すデータ（粘度、ＰｖＴデータ、機械特性等）
等の解析に必要な各種条件データの入力を行う（ステッ
プＳ１）。
【００１８】圧力・温度・比容積算出部１２では、これ
らの入力データを基に、まず充填解析を行い（ステップ
Ｓ２）、高温、高圧で樹脂を充填する過程の樹脂の圧
力、温度等の変化挙動を算出する。次に、金型内への樹
脂の充填を完了すると、充填解析によって算出された充
填完了時の樹脂の状態量に基づいて、保圧流動解析を実
行する（ステップＳ３）。保圧流動解析は、充填完了か
ら補償流動停止時（ゲートシール）までの補償流動冷却
過程における樹脂の圧力、温度、比容積の変化挙動を算
出する。
らの入力データを基に、まず充填解析を行い（ステップ
Ｓ２）、高温、高圧で樹脂を充填する過程の樹脂の圧
力、温度等の変化挙動を算出する。次に、金型内への樹
脂の充填を完了すると、充填解析によって算出された充
填完了時の樹脂の状態量に基づいて、保圧流動解析を実
行する（ステップＳ３）。保圧流動解析は、充填完了か
ら補償流動停止時（ゲートシール）までの補償流動冷却
過程における樹脂の圧力、温度、比容積の変化挙動を算
出する。
【００１９】この後、補償流動が停止すると、保圧流動
解析で算出された補償流動停止時の樹脂の状態量に基づ
いて、変形開始までの金型内冷却過程の樹脂の状態量の
変化を算出し、得られた状態量のデータを記憶部１３に
格納する（ステップＳ４）。金型内熱歪み算出部１４
は、記憶部１３に格納された樹脂の状態量を示すデータ
に基づいて、変形開始時から離型時までの熱歪みシミュ
レーションを行い（ステップＳ５）、金型内での成形品
の寸法、温度変化挙動を算出する。
解析で算出された補償流動停止時の樹脂の状態量に基づ
いて、変形開始までの金型内冷却過程の樹脂の状態量の
変化を算出し、得られた状態量のデータを記憶部１３に
格納する（ステップＳ４）。金型内熱歪み算出部１４
は、記憶部１３に格納された樹脂の状態量を示すデータ
に基づいて、変形開始時から離型時までの熱歪みシミュ
レーションを行い（ステップＳ５）、金型内での成形品
の寸法、温度変化挙動を算出する。
【００２０】すなわち、金型内熱歪み算出部１４は、記
憶部１３より入力された変形開始時の樹脂の状態量に基
づき、微少時間経過後の金型内での成形品の温度変化を
算出する（ステップＳ５１）。そして、この算出した温
度変化に基づき、金型の拘束条件、成形品のクリープ現
象等を考慮しながら熱歪み解析を行い、成形品の変形量
を得る（ステップＳ５２）。
憶部１３より入力された変形開始時の樹脂の状態量に基
づき、微少時間経過後の金型内での成形品の温度変化を
算出する（ステップＳ５１）。そして、この算出した温
度変化に基づき、金型の拘束条件、成形品のクリープ現
象等を考慮しながら熱歪み解析を行い、成形品の変形量
を得る（ステップＳ５２）。
【００２１】この後、金型内熱歪み算出部１４は、この
変形量に基づき、金型と成形品との接触状態をチェック
し、接触状態の判定を行う（ステップＳ５３）。ここで
の判定において、成形品のある面が金型面から離脱状態
にあると判定された場合には、その面の温度境界条件
（熱伝達係数）を、金型に接触していない状態での条件
に変更する（ステップＳ５４、Ｓ５５）。また、ステッ
プＳ５４において成形品の各面が金型面に接触状態であ
ると判定された場合には、温度境界条件を変更すること
なく、ステップＳ５６に進む。
変形量に基づき、金型と成形品との接触状態をチェック
し、接触状態の判定を行う（ステップＳ５３）。ここで
の判定において、成形品のある面が金型面から離脱状態
にあると判定された場合には、その面の温度境界条件
（熱伝達係数）を、金型に接触していない状態での条件
に変更する（ステップＳ５４、Ｓ５５）。また、ステッ
プＳ５４において成形品の各面が金型面に接触状態であ
ると判定された場合には、温度境界条件を変更すること
なく、ステップＳ５６に進む。
【００２２】そして、ステップＳ５６において、離型時
間となったか否かの判定が行われ、離型時間になってい
ない場合には、再びステップＳ５１に戻り、温度境界条
件が変更されている場合には、その変更された温度境界
条件を用いて、次に微少時間経過後の成形品の温度変化
を算出する。このようなステップＳ５１〜Ｓ５６の計算
が、離型時間になるまで繰り返し行われる。そして、ス
テップＳ５６において離型時間になると、ステップＳ５
１及びステップＳ５２において最後に計算された成形品
の各部の温度、変形量、応力の各データが、金型外熱歪
み算出部１５に与えられる。（ステップＳ５７）。
間となったか否かの判定が行われ、離型時間になってい
ない場合には、再びステップＳ５１に戻り、温度境界条
件が変更されている場合には、その変更された温度境界
条件を用いて、次に微少時間経過後の成形品の温度変化
を算出する。このようなステップＳ５１〜Ｓ５６の計算
が、離型時間になるまで繰り返し行われる。そして、ス
テップＳ５６において離型時間になると、ステップＳ５
１及びステップＳ５２において最後に計算された成形品
の各部の温度、変形量、応力の各データが、金型外熱歪
み算出部１５に与えられる。（ステップＳ５７）。
【００２３】金型外熱歪み算出部１５では、金型内熱歪
み算出部１４から与えられた温度、変形量、応力の各デ
ータに基づいて、離型時から成形品が温度、寸法的に安
定するまでの熱歪みシミュレーションを行い、金型外で
の成形品の寸法、温度変化挙動を算出する。そして、そ
の算出結果に基づいて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚
変動、収縮量（寸法）等の形状変形量を算出する（ステ
ップＳ６）。
み算出部１４から与えられた温度、変形量、応力の各デ
ータに基づいて、離型時から成形品が温度、寸法的に安
定するまでの熱歪みシミュレーションを行い、金型外で
の成形品の寸法、温度変化挙動を算出する。そして、そ
の算出結果に基づいて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚
変動、収縮量（寸法）等の形状変形量を算出する（ステ
ップＳ６）。
【００２４】上記射出成形プロセスシミュレーションに
よって成形品１のひけ発生位置を求めたところ、リブの
付け根部分１ａにひけが発生することが判った。つぎ
に、保圧過程で樹脂流量が極めて小さくなった（１ｃｃ
／ｓｅｃ以下）時の時間ｔ，付け根部分１ａでの圧力Ｐ
Ａ，比容積ｖＡ，温度ＴＡを求めた。なお、時間ｔは、
保圧開始後１ｓｅｃであった。この時のゲート圧は２５
０kg／cm2であった。
よって成形品１のひけ発生位置を求めたところ、リブの
付け根部分１ａにひけが発生することが判った。つぎ
に、保圧過程で樹脂流量が極めて小さくなった（１ｃｃ
／ｓｅｃ以下）時の時間ｔ，付け根部分１ａでの圧力Ｐ
Ａ，比容積ｖＡ，温度ＴＡを求めた。なお、時間ｔは、
保圧開始後１ｓｅｃであった。この時のゲート圧は２５
０kg／cm2であった。
【００２５】図５に示す圧力−比容積−温度線図と樹脂
の室温，大気圧での比容積ｖＣから圧縮すべき圧力ＰＢ
を求めた。圧力ＰＢは、図６に示す付け根部分１ａでの
圧力、比容積、温度の分布を体積Ｖ１〜ＶＮの微小要素
での値Ｐ１〜ＰＮ，ｖ１〜ｖＮ，Ｔ１〜ＴＮとして図７
に示すフローチャートに従って計算した。なお、計算結
果は２００kgf/cm2 、圧縮量は２mmであった。
の室温，大気圧での比容積ｖＣから圧縮すべき圧力ＰＢ
を求めた。圧力ＰＢは、図６に示す付け根部分１ａでの
圧力、比容積、温度の分布を体積Ｖ１〜ＶＮの微小要素
での値Ｐ１〜ＰＮ，ｖ１〜ｖＮ，Ｔ１〜ＴＮとして図７
に示すフローチャートに従って計算した。なお、計算結
果は２００kgf/cm2 、圧縮量は２mmであった。
【００２６】そして、図８に示すように、まず、摺動部
３１を引いた状態で金型３内に樹脂４を充填したのち、
摺動部３１を突出し図９に示すように２００〜２５０kg
f/cm 2 で２mm圧縮して成形品１を得た。得られた成形品
１は、付け根部分１ａにひけもなく綺麗な仕上がりをし
ていた。なお、その他の成形条件は、以下の表１に示す
とおりであった。
３１を引いた状態で金型３内に樹脂４を充填したのち、
摺動部３１を突出し図９に示すように２００〜２５０kg
f/cm 2 で２mm圧縮して成形品１を得た。得られた成形品
１は、付け根部分１ａにひけもなく綺麗な仕上がりをし
ていた。なお、その他の成形条件は、以下の表１に示す
とおりであった。
【００２７】
【表１】
【００２８】（実施例２）図 に示す金型５を用いて、
樹脂を充填後、ガスノズル５ａから金型内に２００〜２
５０kgf/cm2 の圧力でガスを注入して付け根部分１ａを
圧縮して成形品１を得た。得られた成形品１はひけもな
く外観が良好であった。なお、ガス圧は、２１０kgf/cm
2 程度が最も好ましいものであった。 （実施例３）図１１および図１２に示す成形品６の射出
成形プロセスシミュレーションを行ったところ、図１３
に示すようなシミュレーション結果を得た。
樹脂を充填後、ガスノズル５ａから金型内に２００〜２
５０kgf/cm2 の圧力でガスを注入して付け根部分１ａを
圧縮して成形品１を得た。得られた成形品１はひけもな
く外観が良好であった。なお、ガス圧は、２１０kgf/cm
2 程度が最も好ましいものであった。 （実施例３）図１１および図１２に示す成形品６の射出
成形プロセスシミュレーションを行ったところ、図１３
に示すようなシミュレーション結果を得た。
【００２９】すなわち、図１３に示すようにＢの位置で
０．５mmのひけが発生することが判った。そこで、この
ひけを解消するために、成形品意匠上肉厚変更が許され
る図１２中のＡ−Ｂ線上の肉厚（Ｔ）と肉厚を変更する
部分の幅（Ｗ）を変化させて射出成形プロセンシミュレ
ーションを行うとともに、図１４に示す計算フローに従
って最適な肉厚（Ｔ）および幅（Ｗ）を求めたところ、
最終的に肉厚（Ｔ）＝４．８mm、幅８mmであった。ま
た、この時、初期設計肉厚（Ｔｉｎｉ）＝３mm、最大許
容幅（Ｗｍａｘ）＝１０mm、肉厚変更ステップ（ΔＴ）
＝０．２mm、幅変更ステップ（ΔＷ）＝１mm、ひけ量許
容値（ΔＳ）＝０．０１mmであった。
０．５mmのひけが発生することが判った。そこで、この
ひけを解消するために、成形品意匠上肉厚変更が許され
る図１２中のＡ−Ｂ線上の肉厚（Ｔ）と肉厚を変更する
部分の幅（Ｗ）を変化させて射出成形プロセンシミュレ
ーションを行うとともに、図１４に示す計算フローに従
って最適な肉厚（Ｔ）および幅（Ｗ）を求めたところ、
最終的に肉厚（Ｔ）＝４．８mm、幅８mmであった。ま
た、この時、初期設計肉厚（Ｔｉｎｉ）＝３mm、最大許
容幅（Ｗｍａｘ）＝１０mm、肉厚変更ステップ（ΔＴ）
＝０．２mm、幅変更ステップ（ΔＷ）＝１mm、ひけ量許
容値（ΔＳ）＝０．０１mmであった。
【００３０】なお、計算フローを詳しく説明すると、ま
ず、初期設計肉厚（Ｔｉｎｉ）、最大許容幅（Ｗｍａ
ｘ）、肉厚変更ステップ（ΔＴ）、幅変更ステップ（Δ
Ｗ）、ひけ量許容値（ΔＳ）を設定する。肉厚（Ｔ）は
増加させる方向、幅（Ｗ）は最大許容幅（Ｗｍａｘ）か
ら減少させる方向で変化させ、射出成形プロセスシミュ
レーションを行い、ひけ量（Ｓ）を算出する。つぎに、
算出されたひけ量（Ｓ）が許容値以上であれば、肉厚
（Ｔ）を増加させる。許容値以下であれば、増加体積
（Ｖ）を計算し、いままで計算した増加体積（Ｖｏｌ
ｄ）より小さければ、その時の肉厚（Ｔ）と幅（Ｗ）と
して記録する。そして、より体積が小さくなるような条
件を探すために幅を小さくしてひけ量（Ｓ）の計算を行
う。
ず、初期設計肉厚（Ｔｉｎｉ）、最大許容幅（Ｗｍａ
ｘ）、肉厚変更ステップ（ΔＴ）、幅変更ステップ（Δ
Ｗ）、ひけ量許容値（ΔＳ）を設定する。肉厚（Ｔ）は
増加させる方向、幅（Ｗ）は最大許容幅（Ｗｍａｘ）か
ら減少させる方向で変化させ、射出成形プロセスシミュ
レーションを行い、ひけ量（Ｓ）を算出する。つぎに、
算出されたひけ量（Ｓ）が許容値以上であれば、肉厚
（Ｔ）を増加させる。許容値以下であれば、増加体積
（Ｖ）を計算し、いままで計算した増加体積（Ｖｏｌ
ｄ）より小さければ、その時の肉厚（Ｔ）と幅（Ｗ）と
して記録する。そして、より体積が小さくなるような条
件を探すために幅を小さくしてひけ量（Ｓ）の計算を行
う。
【００３１】また、最適値が求められるまでの計算過程
を図１５に示してある。上記結果から肉厚（Ｔ）＝４．
８mm、幅８mmとした金型を用いて図１１に示す成形品６
を成形したところ、Ｂ部分にひけが全くなかった。
を図１５に示してある。上記結果から肉厚（Ｔ）＝４．
８mm、幅８mmとした金型を用いて図１１に示す成形品６
を成形したところ、Ｂ部分にひけが全くなかった。
【００３２】
【発明の効果】第１発明にかかる射出成形方法は、以上
のように構成されているので、従来考慮されていなかっ
た金型内での変形挙動、変形開始後の金型内での温度挙
動を考慮することにより、実際の成形現象により近い変
形不良（射出成形品の成形時に発生する反り、肉厚む
ら、ひけ等の変形不良）の予測及び離型性の評価が行え
るため、金型作成前に材料、成形条件、製品、金型構造
の良否の検討が可能となり、製品開発時の金型構造、製
品形状、成形条件の変更に伴う時間的ロス、コスト的ロ
スが削減できるといった効果を奏すると共に、金型を修
正することなくひけを確実に防止することができる。ま
た、樹脂が確実の金型内面に密着するため、冷却時間が
短縮できる。
のように構成されているので、従来考慮されていなかっ
た金型内での変形挙動、変形開始後の金型内での温度挙
動を考慮することにより、実際の成形現象により近い変
形不良（射出成形品の成形時に発生する反り、肉厚む
ら、ひけ等の変形不良）の予測及び離型性の評価が行え
るため、金型作成前に材料、成形条件、製品、金型構造
の良否の検討が可能となり、製品開発時の金型構造、製
品形状、成形条件の変更に伴う時間的ロス、コスト的ロ
スが削減できるといった効果を奏すると共に、金型を修
正することなくひけを確実に防止することができる。ま
た、樹脂が確実の金型内面に密着するため、冷却時間が
短縮できる。
【００３３】一方、第２発明にかかる射出成形金型の設
計方法は、最適な樹脂流路となる幅および肉厚を正確に
求めることができる。したがって、この方法で得た射出
成形金型を用いれば、ひけを確実に防止できると共に、
材料コストも低減できる。
計方法は、最適な樹脂流路となる幅および肉厚を正確に
求めることができる。したがって、この方法で得た射出
成形金型を用いれば、ひけを確実に防止できると共に、
材料コストも低減できる。
【図１】第１発明にかかる射出成形方法で得られる成形
品の１例をあらわす斜視図である。
品の１例をあらわす斜視図である。
【図２】本発明の射出成形プロセスシミュレーション方
法を適用した装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。
法を適用した装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。
【図３】動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】圧力−比容積−温度線図である。
【図６】ひけ発生部での圧力、比容積、温度の分布図で
ある。
ある。
【図７】圧力ＰＢを求める演算のフローチャートであ
る。
る。
【図８】第１発明の射出成形方法を実施するのに用いた
摺動部を備えた金型の断面図であって、摺動部を引いた
状態をあらわす図である。
摺動部を備えた金型の断面図であって、摺動部を引いた
状態をあらわす図である。
【図９】第１発明の射出成形方法を実施するのに用いた
摺動部を備えた金型の断面図であって、摺動部を突出し
た状態をあらわす図である。
摺動部を備えた金型の断面図であって、摺動部を突出し
た状態をあらわす図である。
【図１０】第１発明の射出成形方法を実施するのに用い
たガスノズルを備えた金型の断面図である。
たガスノズルを備えた金型の断面図である。
【図１１】実施例３において成形した成形品をあらわす
斜視図である。
斜視図である。
【図１２】図１１のＡ−Ｂ線部を拡大してあらわす断面
斜視図である。
斜視図である。
【図１３】図１１の成形品の射出成形プロセスシミュレ
ーションを行って得たシミュレーション結果をあらわす
グラフである。
ーションを行って得たシミュレーション結果をあらわす
グラフである。
【図１４】第２発明の金型設計方法によって適切な肉厚
および幅を求めるための計算方法をあらわすフローチャ
ートである。
および幅を求めるための計算方法をあらわすフローチャ
ートである。
【図１５】肉厚および幅の最適値が求められるまでの計
算過程をあらわすグラフである。
算過程をあらわすグラフである。
１ 成形品 ３ 金型 ５ 金型 ６ 金型 ３１ 摺動部 １ａ 付け根部分（ひけが発生する位置） Ｂ ひけ発生位置 Ｔ 肉厚 Ｗ 幅
Claims (2)
- 【請求項１】 充填解析、保圧流動解析、冷却解析を順
次行って、射出成形プロセス中の成形材料の温度変化、
圧力、比容積変化を計算し、この計算結果に基づいて成
形品の各部が変形を開始する時点の樹脂の状態量を算出
し、この樹脂の状態量に基づいて変形開始時から離型時
までの熱歪みシミュレーションを行うことにより、金型
内での成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出
結果に基づいて離型時から成形品が温度、寸法的に安定
するまでの熱歪みシミュレーションを行って、金型外で
の成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果
に基づいて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形
状変形量を算出する射出成形プロセスシミュレーション
方法を用いて、成形品のひけが発生する位置、保圧過程
中の樹脂流量、その流量が極めて小さくなった時の、ひ
けが発生する部分の樹脂の圧力、温度、比容積を予測
し、これらの値と樹脂の圧力−比容積−温度線図からひ
けを防止できる適切な圧縮量と圧縮圧力を求め、この適
切な圧縮量と圧縮圧力をひけが発生する位置に与えるこ
とを特徴とする射出成形方法。 - 【請求項２】 充填解析、保圧流動解析、冷却解析を順
次行って、射出成形プロセス中の成形材料の温度変化、
圧力、比容積変化を計算し、この計算結果に基づいて成
形品の各部が変形を開始する時点の樹脂の状態量を算出
し、この樹脂の状態量に基づいて変形開始時から離型時
までの熱歪みシミュレーションを行うことにより、金型
内での成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出
結果に基づいて離型時から成形品が温度、寸法的に安定
するまでの熱歪みシミュレーションを行って、金型外で
の成形品の寸法、温度変化挙動を算出し、その算出結果
に基づいて、最終成形品の反り、ひけ、肉厚変動等の形
状変形量を算出する射出成形プロセスシミュレーション
方法を用いて、成形品のひけが発生する位置を予測する
と共に、ひけの発生が極力防止できるひけ発生位置に到
る金型の樹脂流路の肉厚および幅を設定することを特徴
とする射出成形金型の設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15523093A JPH079523A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 射出成形方法および射出成形金型の設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15523093A JPH079523A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 射出成形方法および射出成形金型の設計方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH079523A true JPH079523A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=15601379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15523093A Pending JPH079523A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 射出成形方法および射出成形金型の設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079523A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997037823A1 (fr) * | 1996-04-11 | 1997-10-16 | Kao Corporation | Procede et appareil de conception de moule |
| EP1116566A1 (de) * | 1999-10-14 | 2001-07-18 | Battenfeld GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgiessteilen aus thermoplastischen Kunststoffen |
| JP2008200859A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Toray Ind Inc | 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 |
| CN113158483A (zh) * | 2021-05-04 | 2021-07-23 | 嘉善鑫海精密铸件有限公司 | 一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法 |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP15523093A patent/JPH079523A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997037823A1 (fr) * | 1996-04-11 | 1997-10-16 | Kao Corporation | Procede et appareil de conception de moule |
| US6304794B1 (en) | 1996-04-11 | 2001-10-16 | Naohide Nishimine | Method for designing a metal mold |
| CN1084661C (zh) * | 1996-04-11 | 2002-05-15 | 花王株式会社 | 金属模具的设计方法及装置 |
| EP1116566A1 (de) * | 1999-10-14 | 2001-07-18 | Battenfeld GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgiessteilen aus thermoplastischen Kunststoffen |
| JP2008200859A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Toray Ind Inc | 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 |
| CN113158483A (zh) * | 2021-05-04 | 2021-07-23 | 嘉善鑫海精密铸件有限公司 | 一种基于注射成型数值模拟的蜡模注射工艺参数确定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040331 |