JPH08230007A - Method and device for simulation of injection molding process - Google Patents

Method and device for simulation of injection molding process

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JPH08230007A
JPH08230007A JP3798395A JP3798395A JPH08230007A JP H08230007 A JPH08230007 A JP H08230007A JP 3798395 A JP3798395 A JP 3798395A JP 3798395 A JP3798395 A JP 3798395A JP H08230007 A JPH08230007 A JP H08230007A
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JP
Japan
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resin
simulation
equation
thermal
pressure
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JP3798395A
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Japanese (ja)
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Junichi Horikawa
順一 堀川
Hiroaki Yamagata
弘明 山縣
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/7693Measuring, controlling or regulating using rheological models of the material in the mould, e.g. finite elements method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/768Detecting defective moulding conditions

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To realize more exact estimate of temperature of resin, its pressure and its specific volume behavior by a method wherein the thermal behavior of a sprue runner part in a hot runner device is modelled as the more strict thermal boundary condition. CONSTITUTION: The shape models for a mold and of a molded article are divided so as to execute a numerical. analysis method including a finite element method, a boundary element method and a finite difference method in the step S1. The dividing method of resin, its heating method, the cooling capacity of cooling pipe and the like on a hot runner device used as defined in the step S2. On the basis of the defined information, boundary conditions on each infinitesimal element is set under the consideration of the difference between the heating systems in the step S3. For any infinitesimal element in the shape model of the molded article, a field of flow is calculated by use of equation of motion, equation of continuity and equation of energy in the step S4. In the flowing, dwelling and cooling process of resin to any infinitesimal element, pressure, temperature and specific volume are calculated momentarily in the step S5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形品形状及び金
型モデルを微小要素に分割して行う、射出成形プロセス
のシミュレーション方法及びその装置において、 射出成形品形状および成形金型のモデル化を簡単に行
い、各射出成形プロセスにおける熱可塑性樹脂の温度、
圧力、比容積の遷移を予測し、充填に必要な圧力や成形
不良、その成形プロセスを経て得られる成形品の反り変
形量を、より高精度に予測する方法及びその装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection molding process simulation method and apparatus for dividing an injection molded product shape and a mold model into minute elements. The temperature of the thermoplastic resin in each injection molding process,
The present invention relates to a method and apparatus for predicting the transition of pressure and specific volume, and more accurately predicting the pressure required for filling, molding failure, and the amount of warpage deformation of a molded product obtained through the molding process.

【0002】[0002]

【従来の技術】射出成形加工のシミュレーションを行な
う場合、成形材料から金型への熱移動を考慮するための
熱的な境界条件を、モデル化されたスプル、ランナ及び
成形品モデルの各部分に対して与える。その条件の下で
充填に必要な圧力、ウエルドライン発生位置及び反り変
形の予測などが一般に行われている。
2. Description of the Related Art When simulating injection molding, thermal boundary conditions for considering heat transfer from a molding material to a mold are applied to each part of the modeled sprue, runner and molded product model. Give to Under the conditions, the pressure required for filling, the position of weld line generation, and the prediction of warp deformation are generally performed.

【0003】従来は、前記シミュレーションの境界条件
の規定方法として、金型表面温度の任意設定、定常的な
熱の移動量(熱流束)や、定常的に移動する熱量の大小
を表す比例定数(熱伝導率)等の方法が利用されてき
た。これらは、代表的な熱伝導の基本形態である。
Conventionally, as a method of defining the boundary conditions of the simulation, a mold surface temperature is arbitrarily set, a constant heat transfer amount (heat flux), and a proportional constant (a constant value indicating the amount of heat that moves steadily). Methods such as thermal conductivity have been used. These are typical basic forms of heat conduction.

【0004】つまり、溶融状態にある成形材料が金型の
キャビティ内に充填が開始されてから、充填が完了し、
十分に冷却されて金型から取り出されるまでの間の熱移
動(即ち、成形材料から金型間、冷却管を流れる冷媒、
金型外表面から大気中等)は前記の代表的な熱伝導の基
本形態で工夫を凝らして表現し、境界条件として与えて
いた。
That is, after the molten molding material is filled in the cavity of the mold, the filling is completed,
Heat transfer until it is sufficiently cooled and removed from the mold (i.e., from the molding material to the mold, the refrigerant flowing through the cooling pipe,
From the outer surface of the mold to the atmosphere, etc.), the basic form of the above-mentioned typical heat conduction was elaborately expressed and given as a boundary condition.

【0005】特に、加工金型にホットランナ装置が用い
られている場合、スプル及びランナ部分の周辺では、成
形材料の溶融点温度付近で制御される。そのため装置は
複雑になり装置タイプも様々である。従って、より正確
な境界条件を設定するには、それぞれのタイプごとに、
しかも複雑な装置の構成を考慮して境界条件の規定に工
夫を凝らす必要があった。
Particularly, when a hot runner device is used in the working die, the temperature around the melting point of the molding material is controlled around the sprue and runner portions. Therefore, the device becomes complicated and the device types are various. Therefore, to set more accurate boundary conditions, for each type,
In addition, it was necessary to devise the definition of the boundary conditions in consideration of the complicated device configuration.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし成形材料から金
型への熱移動は、定常的に規定できるものではないた
め、前記のような熱伝導の基本形態のみにより熱的挙動
を厳密に表現することは困難であった。特にホットラン
ナ装置を用いた金型の場合、その装置タイプごとに異な
る熱的挙動を正確に表現することは非常に困難であり、
境界条件の設定にシミュレーション実施者の個人差が大
きく現われる可能性があった。
However, since the heat transfer from the molding material to the mold cannot be steadily regulated, the thermal behavior is strictly expressed only by the basic form of heat conduction as described above. It was difficult. Especially in the case of a mold using a hot runner device, it is very difficult to accurately represent the different thermal behavior for each device type,
There is a possibility that individual differences among simulation operators may appear in the setting of boundary conditions.

【0007】従ってホットランナ装置を用いた金型にお
いて、成形材料から金型への熱移動を、射出成形加工シ
ミュレーションの熱的な境界条件として、いかに正確に
表現するか、そして、シミュレーション実施者に左右さ
れない熱的な境界条件の設定が、より正確な計算結果を
得るための未解決の課題であった。
Therefore, in a mold using a hot runner device, how to accurately represent the heat transfer from the molding material to the mold as a thermal boundary condition of the injection molding processing simulation, Setting thermal boundary conditions that are not affected was an unsolved problem to obtain more accurate calculation results.

【0008】そこで、本発明の目的は、前述した課題を
解決するため、ホットランナ装置におけるスプルランナ
部の熱的挙動を、より厳密な熱的境界条件としてモデル
化し、樹脂の温度、圧力、比容積挙動を、より正確に予
測することが可能な方法及び装置の提供である。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to model the thermal behavior of the sprue runner portion in a hot runner apparatus as a more strict thermal boundary condition, and to determine the temperature, pressure and specific volume of the resin. A method and an apparatus capable of predicting behavior more accurately.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るホットランナ装置を用いた射出成形プ
ロセスのシミュレーション方法及びその装置の基本構成
について、射出成形プロセスの金型構造、成形条件、成
形材料を評価するプロセスシミュレーションにおいて、
あらかじめ指定されたホットランナ装置のタイプを識別
し、装置タイプによって異なる熱的挙動を、温度規定、
熱伝達、熱流束規定等を含む数値計算上の熱境界条件に
表現し、成形品形状モデルの任意の点について、樹脂デ
ータ、成形条件データに基づいて、運動方程式、連続の
式、エネルギー方程式を用いて流れ場を求めることによ
り、任意の点への樹脂の流動・保圧・冷却過程における
圧力、温度、比容積の遷移を算出する。
In order to achieve the above object, a method of simulating an injection molding process using a hot runner apparatus according to the present invention and a basic configuration of the apparatus, a mold structure of the injection molding process, and molding conditions. In the process simulation to evaluate the molding material,
Identifies the type of hot runner equipment specified in advance and determines the thermal behavior that differs depending on the equipment type.
It is expressed in a heat boundary condition in numerical calculation including heat transfer, heat flux regulation, etc., and a motion equation, continuity equation, and energy equation are calculated based on resin data and molding condition data at any point of the molded product shape model. The flow field is used to calculate the transition of pressure, temperature, and specific volume in the process of resin flow / holding / cooling to an arbitrary point.

【0010】[0010]

【実施例】ホットランナ装置は、スプル及びランナ部分
の廃材を無くすことができるため、原材料のコスト削
減、地球環境保護の観点からも多く採用されている。そ
の装置に必要な機能として、以下の3つが主なものとし
て掲げられる。
EXAMPLE A hot runner device is often used from the viewpoint of cost reduction of raw materials and protection of the global environment because waste materials of sprue and runner parts can be eliminated. The following three major functions are required for the device.

【0011】1)スプルランナが常に高温に保持され、
少なくとも射出行程で溶融樹脂がランナからキャビティ
へ流入可能であること。
1) The sprue runner is always kept at a high temperature,
The molten resin must be able to flow from the runner into the cavity at least during the injection stroke.

【0012】2)キャビティは十分に低温であり、成形
時に樹脂が冷却固化すること。
2) The cavity has a sufficiently low temperature so that the resin is cooled and solidified during molding.

【0013】3)ランナとキャビティの境界であるゲー
トは、射出時には溶融しながらも、冷却終了時にはラン
ナとキャビティを容易に分断でき、樹脂漏れしないこ
と。
3) The gate, which is the boundary between the runner and the cavity, should be melted at the time of injection, but at the end of cooling, the runner and the cavity should be easily separated so that resin does not leak.

【0014】まず3番目の機能に注目し、一般的なホッ
トランナ装置の分類を図1に示す。図中、4つのいずれ
のタイプにおいても、樹脂はマニホールドと呼ばれるラ
ンナの部分で溶融状態に保持されながら、1ショット毎
にキャビティに供給される。まず、ランナとキャビティ
の分断方法により、以下のように分類する。
First, focusing on the third function, FIG. 1 shows a classification of general hot runner devices. In any of the four types in the figure, the resin is supplied to the cavity for each shot while being held in a molten state at a runner portion called a manifold. First, it is classified as follows according to the method of dividing the runner and the cavity.

【0015】「熱バランス方式」図2及び図3のタイプ
では、ゲートの近くに冷却孔が配置されている。充填終
了後に、冷却孔周辺の樹脂の温度を下げ、やや固化させ
ることでキャビティ部分とマニホールド部分の樹脂の分
断を容易にする役目を果たす。つまり、熱的なバランス
を取りながら、前記3)の機能を果している訳である。
"Heat Balance Method" In the type shown in FIGS. 2 and 3, cooling holes are arranged near the gate. After the filling is completed, the temperature of the resin around the cooling holes is lowered and slightly solidified, thereby facilitating the division of the resin between the cavity portion and the manifold portion. In other words, the function of 3) is fulfilled while keeping a thermal balance.

【0016】「メカニカルバルブ方式」図4及び図5、
図6のタイプでは、充填終了後、キャビティ部分とマニ
ホールド部分の樹脂の分断を行う手段として、樹脂を熱
的に固化させるのではなく、機械的な仕組みにより強制
的に前記3)の機能を果している具体的に、ニードルで
ゲート(マニホールドの出口)をふさぐ例を図4、キャ
ビティ部分とマニホールド部分との間にパーティングを
設け、金型を移動する際に樹脂の分断を実現する例を図
5、図6に示す。
"Mechanical valve system" FIGS. 4 and 5,
In the type of FIG. 6, as a means for separating the resin in the cavity part and the manifold part after the completion of filling, the resin is not solidified thermally but the function of 3) is forcibly performed by a mechanical mechanism. Specifically, Fig. 4 shows an example in which the gate (manifold outlet) is blocked with a needle. Fig. 4 shows an example in which parting is provided between the cavity part and the manifold part to achieve resin separation when moving the mold. 5, shown in FIG.

【0017】また、各々のタイプを、前記1)の機能に
注目して分類する。
Further, each type is classified by focusing on the function of 1) above.

【0018】「外部加熱方式」まず図2、図4及び図
5、図6のタイプは、マニホールド内の樹脂をその外周
から加熱する。カートリッジヒータやシーズヒータ、更
に、バンドヒータ、ヒートパイプを用いて加熱するもの
や、樹脂の流れるチャンネルそのものを抵抗発熱体とし
て、それに低電圧をかけて加熱するもの、また、電磁誘
導加熱方式を用いるものなどがあり、多種多用である。
"External Heating Method" First, in the types shown in FIGS. 2, 4, 5, and 6, the resin in the manifold is heated from the outer periphery thereof. Cartridge heaters, sheathed heaters, band heaters, heat pipes for heating, resin heating channels themselves as resistance heating elements, and heating with low voltage, and electromagnetic induction heating method There are things such as things, and they are used in many different ways.

【0019】「内部加熱方式」一方図3のタイプは、マ
ニホールドの内部に設けられたトーピードそのものが加
熱体となって樹脂を加熱する。
"Internal heating system" On the other hand, in the type shown in FIG. 3, the torpedo itself provided inside the manifold serves as a heating body to heat the resin.

【0020】以上のことをふまえて、添付図7、図8、
図9を参照し、本発明を適用した実施例を説明する。
Based on the above, attached FIGS.
An embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.

【0021】図7は、射出成形プロセスのシミュレーシ
ョン処理を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the simulation processing of the injection molding process.

【0022】まずS1において、金型および成形品形状
モデルを、有限要素法、境界要素法、差分法を含む数値
解析法が行えるように、微小要素に分割する。
First, in S1, the die and molded product shape model is divided into minute elements so that a numerical analysis method including a finite element method, a boundary element method and a difference method can be performed.

【0023】次にS2において、使用するホットランナ
装置に関する情報、すなわち、樹脂の分断方式、加熱方
式、加熱体の加熱能力や金型内部での位置/レイアウ
ト、冷却管の冷却能力、及びその位置/レイアウト、更
に型材の熱的物性値等を定義する。もちろんここで、加
熱体の発熱能力や型材の熱的物性値や、マニホールド、
ノズル部、冷却管などをユニット化して一連の熱的デー
タを用意し、それをあらかじめデータベース化してお
き、必要に応じて引用することも可能である。
Next, in S2, information on the hot runner device to be used, that is, the resin cutting method, heating method, heating capacity of the heating element and position / layout inside the mold, cooling capacity of the cooling pipe, and its position. / Define the layout and thermal property values of the mold material. Of course, here, the heat generation capacity of the heating element, the thermal property value of the mold material, the manifold,
It is also possible to prepare a series of thermal data by unitizing the nozzle part, cooling pipe, etc., and make it a database in advance, and quote it as necessary.

【0024】そしてS3において、定義されたホットラ
ンナ装置に関する情報から、加熱方式の違いを考慮し、
個々の微小要素における境界条件を以下のように設定す
る。
Then, in S3, considering the difference in the heating method from the information on the defined hot runner device,
Boundary conditions for each minute element are set as follows.

【0025】(外部加熱方式の場合)樹脂流路から離れ
た位置に加熱体が存在し、その間には熱伝導率が十分に
高い材料(一般に言う断熱体ではない材料)が存在する
ものとする。ここでは、その加熱体の加熱能力、及び加
熱プログラム、加熱体と樹脂の流路の間の距離、型材の
熱伝導/伝達能力などの情報を入力する。これらの情報
から、以下のような手順に従い、樹脂流路の任意の位置
での境界位置での境界条件が設定される。
(In the case of the external heating method) It is assumed that the heating element is present at a position distant from the resin flow path, and a material having a sufficiently high thermal conductivity (a material which is not a so-called heat insulating material) is present between them. . Here, information such as the heating ability of the heating element, the heating program, the distance between the heating element and the flow path of the resin, and the heat conduction / transfer ability of the mold material is input. From these pieces of information, the boundary condition at the boundary position at an arbitrary position of the resin flow path is set according to the following procedure.

【0026】まず、加熱体から樹脂流路との間に存在す
る材料への熱の移動は、その装置のタイプにより、温度
既定値、熱流束値、熱伝達係数のいずれかを特定する。
特に熱流束値は、時間経過にしたがって任意に値を変え
たり、任意の位置においた温度センサからのフィードバ
ック制御により、任意に値を変えることも可能である。
また、実際は1つの加熱体の加熱表面のすべてにおい
て、熱的な挙動は均一ではないが、装置のメーカーやタ
イプによって、その分布状態を特定し、条件を設定する
ことも可能である。
First, for the transfer of heat from the heating element to the material existing between the heating element and the resin flow path, one of a predetermined temperature value, a heat flux value and a heat transfer coefficient is specified depending on the type of the device.
In particular, the heat flux value can be arbitrarily changed over time, or can be arbitrarily changed by feedback control from a temperature sensor placed at an arbitrary position.
In reality, the thermal behavior is not uniform on all the heating surfaces of one heating body, but the distribution state can be specified and the conditions can be set depending on the manufacturer and type of the device.

【0027】次に、加熱体−樹脂流路間の材料内の熱の
移動は、その材料に応じて熱伝導率を特定する。
Next, the transfer of heat in the material between the heating element and the resin flow path determines the thermal conductivity according to the material.

【0028】また、加熱体−樹脂流路間の材料から樹脂
流路内の樹脂への熱の移動は、その材料に応じて熱伝達
係数を特定する。
The heat transfer from the material between the heating element and the resin flow path to the resin in the resin flow path specifies the heat transfer coefficient according to the material.

【0029】(内部加熱方式の場合)樹脂流路の中央部
に加熱体が存在し、加熱体から樹脂流路へ直接熱の移動
が起こるものとする。ここでは、その加熱体の加熱能
力、および加熱プログラムに関する情報を入力する。こ
れらの情報から、樹脂流路の任意の位置での境界条件が
設定される。
(In the case of the internal heating method) It is assumed that a heating body exists in the central portion of the resin flow path and heat is directly transferred from the heating body to the resin flow path. Here, information regarding the heating capacity of the heating element and the heating program is input. From these pieces of information, the boundary condition at any position of the resin flow path is set.

【0030】加熱体から樹脂流路への熱の移動は、その
装置のタイプにより、温度規定値、熱流束値、熱伝達係
数のいずれかを特定する。特に熱流束値は、時間経過に
したがって任意に値を変えたり、任意の位置においた温
度センサからのフィードバック制御により、任意に値を
変えることも可能である。また、実際は1つの加熱体の
加熱表面のすべてにおいて、熱的な挙動は均一ではない
が、装置のメーカーやタイプによって、その分布状態を
特定し、条件を設定することも可能である。
For the transfer of heat from the heating element to the resin flow path, any one of the temperature regulation value, the heat flux value and the heat transfer coefficient is specified depending on the type of the device. In particular, the heat flux value can be arbitrarily changed over time, or can be arbitrarily changed by feedback control from a temperature sensor placed at an arbitrary position. In reality, the thermal behavior is not uniform on all the heating surfaces of one heating body, but the distribution state can be specified and the conditions can be set depending on the manufacturer and type of the device.

【0031】また、ゲート付近やキャビティ付近等に水
管が配置された場合(「熱バランス方式」や「メカニカ
ルバルブ方式」のいずれかにかかわらず)、その付近の
樹脂から水管へ、熱の移動が起こるものとする。その境
界条件は、水管の断面形状/寸法、冷媒の種類/流量、
水管−樹脂流路間の材料の熱的物性等を考慮して、熱流
束値、熱伝達係数のいずれかが設定される。
When a water pipe is arranged near the gate or near the cavity (whether the "heat balance system" or the "mechanical valve system"), heat is not transferred from the resin in the vicinity to the water pipe. Shall happen. The boundary conditions are the cross-sectional shape / dimension of the water pipe, the type / flow rate of the refrigerant,
Either the heat flux value or the heat transfer coefficient is set in consideration of the thermal physical properties of the material between the water pipe and the resin flow path.

【0032】次にS4において、成形品形状モデルの任
意の微小要素について、定義された樹脂データ、成形条
件データに基づいて、運動方程式、連続の式、エネルギ
ー方程式を用いて流れ場を求る。
Next, in S4, a flow field is obtained for an arbitrary minute element of the molded product shape model by using a motion equation, a continuity equation, and an energy equation based on the defined resin data and molding condition data.

【0033】そしてS5において、任意の微小要素への
樹脂の流動・保圧・冷却過程における刻々の圧力、温
度、比容積を計算する。
Then, in step S5, the pressure, temperature, and specific volume are calculated in the process of flowing, holding pressure, and cooling the resin to an arbitrary minute element.

【0034】図9は、本発明の一実施例として、射出成
形プロセスのシミュレーション装置の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of an injection molding process simulation apparatus as an embodiment of the present invention.

【0035】図9において、21は形状モデリング作成
装置であり、金型及び成形品形状モデルを、有限要素
法、境界要素法、差分法を含む数値解析法が行えるよう
に、微小要素に分割し、計算に用いる樹脂データ、成形
条件データを入力する。そしてここで作成されたデータ
を形状モデリングデータ記憶装置31へ送る。
In FIG. 9, reference numeral 21 denotes a shape modeling preparation device, which divides a mold and a molded product shape model into minute elements so that a numerical analysis method including a finite element method, a boundary element method and a difference method can be performed. Input resin data and molding condition data used for calculation. Then, the data created here is sent to the shape modeling data storage device 31.

【0036】22はホットランナ装置に関する情報入力
装置であり、使用するホットランナ装置に関する情報、
すなわち、樹脂の分断方式、加熱方式、加熱体の加熱能
力や金型の内部であの位置/レイアウト、冷却管の冷却
能力、及びその位置/レイアウト、更に型材の熱的物性
値等を入力し、そのデータをホットランナ装置に関する
情報データ記憶装置32へ送る。
Reference numeral 22 is an information input device relating to the hot runner device, which is information relating to the hot runner device to be used,
That is, the resin cutting method, the heating method, the heating capacity of the heating element, the position / layout inside the mold, the cooling capacity of the cooling pipe, and its position / layout, and the thermal property value of the mold material are input. The data is sent to the information data storage device 32 regarding the hot runner device.

【0037】23は熱境界条件データ計算装置であり、
32に記憶されているホットランナ装置に関する情報か
ら、各々の微小要素における加熱方式の違いを判断し、
熱的な境界条件を設定する。そしてそのデータを、熱境
界条件データ記憶装置33へ送る。
23 is a thermal boundary condition data calculation device,
From the information about the hot runner device stored in 32, the difference in the heating method in each microelement is judged,
Set thermal boundary conditions. Then, the data is sent to the thermal boundary condition data storage device 33.

【0038】24は流れ場計算装置であり、31に記憶
されている形状モデリングデータと、33に記憶されて
いる熱境界条件データに基づき、成形品形状モデルの任
意の微小要素について、運動方程式、連続の式、エネル
ギー方程式を用いて流れ場を求める。そしてここで求め
た流れ場を計算結果データ記憶装置34に送る。
Reference numeral 24 is a flow field calculation device, and based on the shape modeling data stored in 31 and the thermal boundary condition data stored in 33, a motion equation for an arbitrary minute element of the molded product shape model, The flow field is calculated using the continuity and energy equations. Then, the flow field obtained here is sent to the calculation result data storage device 34.

【0039】25は圧力、温度、比容積計算装置であ
り、34に記憶されている流れ場の計算結果のデータか
ら、任意の微小要素への樹脂の流動・保圧・冷却過程に
おける刻々の圧力、温度、比容積を計算し、そのデータ
を、圧力、温度、比容積データ記憶装置35に送る。
Reference numeral 25 is a pressure, temperature, and specific volume calculation device, and based on the data of the calculation result of the flow field stored in 34, the pressure of the flow of resin to any minute element, the holding pressure, and the momentary pressure in the cooling process. , Temperature and specific volume are calculated, and the data are sent to the pressure, temperature and specific volume data storage device 35.

【0040】26はディスプレイ装置であり、シミュレ
ーション結果をグラフィックで表示する。
Reference numeral 26 is a display device which graphically displays the simulation result.

【0041】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、1つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
The present invention may be applied to a system including a plurality of devices or an apparatus including a single device. Further, it goes without saying that the present invention can be applied to the case where it is achieved by supplying a program to a system or an apparatus.

【発明の効果】本発明によれば、射出成形品形状モデル
の任意の点について、樹脂データ、成形条件データに基
づいて、運動方程式、連続の式、エネルギー方程式を用
いて流れ場を求めることにより、任意の点への樹脂の流
動・保圧・冷却過程における圧力、温度、比容積の遷移
を計算する際、使用するホットランナ装置による熱的挙
動を、スプルランナ部の任意の点において、温度規定、
熱伝達、熱流速規定等の熱境界条件に置き換えることに
より、ホットランナ装置のタイプの違いによる、スプル
ランナ部分の樹脂の流動・保圧・冷却中のより正確な熱
的挙動を考慮した計算が可能になり、成形品全体の樹脂
の温度、圧力、比容積のより正確な予測が可能となる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a flow field can be obtained by using a motion equation, a continuity equation, and an energy equation based on resin data and molding condition data for an arbitrary point of an injection molded product shape model. When calculating the transition of pressure, temperature, and specific volume in the process of resin flow / holding / cooling to an arbitrary point, the thermal behavior of the hot runner device used is specified as the temperature regulation at the arbitrary point of the sprue runner part. ,
By replacing with heat boundary conditions such as heat transfer and heat flow velocity regulation, it is possible to calculate more accurate thermal behavior during resin flow / holding / cooling of sprue runner due to the difference in hot runner equipment type. Therefore, it becomes possible to more accurately predict the temperature, pressure, and specific volume of the resin of the entire molded product.

【0042】このことから以下の3つの具体的な効果が
期待できる。 (1)射出成形プロセス中の成形品内の、より正確な圧
力分布変化の予測が可能となるので、充填に必要な圧力
(最大圧力)や、型締め力の予測が可能となり、最適か
つ必要十分な出力を持つ射出成形機の選定が可能とな
る。従って成形品のコストの一部を占める成形設備投資
を最も安価に抑えることが可能となる。 (2)射出成形プロセス中の成形品内のより正確な温度
分布変化の予測が可能となり、その樹脂の固化温度にま
で冷却される時間、つまり型内冷却時間の予測が可能と
なり、成形サイクルタイムが特定できる。従って成形条
件や、金型設計を変えて計算を繰り返すことで、最も短
い成形サイクルタイムを追求することができるので、成
形品のコストを最も安価に抑えることが可能となる。 (3)射出成形プロセス中の成形品内のより正確な比容
積分布変化の予測が可能となるので、成形品全体に離散
化することで、最終的な成形品寸法や、反り変形量の予
測が可能となる。従って成形条件や、金型設計を変えて
シミュレーションを繰り返すことで、反り変形が最も小
さく、より高精度で要求精度範囲が狭い成形品を短時間
で実現することができる。
From this, the following three specific effects can be expected. (1) Since it is possible to more accurately predict changes in the pressure distribution inside the molded product during the injection molding process, it is possible to predict the pressure (maximum pressure) required for filling and the mold clamping force, which is optimal and necessary. It is possible to select an injection molding machine with sufficient output. Therefore, it becomes possible to suppress the molding equipment investment, which accounts for a part of the cost of the molded product, to the lowest cost. (2) It becomes possible to more accurately predict changes in the temperature distribution in the molded product during the injection molding process, and it is possible to predict the cooling time to the solidification temperature of the resin, that is, the cooling time in the mold, and the molding cycle time. Can be specified. Therefore, it is possible to pursue the shortest molding cycle time by changing the molding conditions or the mold design and repeating the calculation, so that the cost of the molded product can be suppressed to the lowest. (3) Since it is possible to more accurately predict changes in the specific volume distribution within the molded product during the injection molding process, the final molded product size and the amount of warp deformation can be predicted by discretizing the entire molded product. Is possible. Therefore, by repeating the simulation while changing the molding conditions and the mold design, it is possible to realize a molded product with the smallest warp deformation, a higher accuracy and a narrow required accuracy range in a short time.

【0043】[0043]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一般的なホットランナ装置の分類図である。FIG. 1 is a classification diagram of a general hot runner device.

【図2】ホットノズル型ホットランナ装置例[Fig. 2] Example of hot nozzle type hot runner device

【図3】トーピード型ホットランナ装置例[Fig. 3] Example of a torpedo type hot runner device

【図4】ニードルバルブ型ホットランナ装置例[Fig. 4] Example of needle valve type hot runner device

【図5】スライドバルブ型ホットランナ装置例(クロー
ズ状態)
FIG. 5: Slide valve type hot runner device example (closed state)

【図6】スライドバルブ型ホットランナ装置例(オープ
ン状態)
FIG. 6 Example of slide valve type hot runner device (open state)

【図7】本発明の実施例としての、射出成形プロセスの
シミュレーション処理を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a simulation process of an injection molding process as an example of the present invention.

【図8】金型及び成形品形状モデルを、微小要素に分割
したモデル図の一例である。
FIG. 8 is an example of a model diagram in which a mold and a molded product shape model are divided into minute elements.

【図9】射出成形プロセスのシミュレーション装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a simulation device of an injection molding process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 キャビティ 2 ランナ 3 ゲート 4 パーティングライン 5 ニードル 6 冷却孔 7 マニホールド 8 ホットノズル 9 バルブゲート 10 トーピード 11 トーピードヒータ S1 解析モデル入力ステップ S2 ホットランナ情報入力ステップ S3 流れ場の計算ステップ S4 熱境界条件算出ステップ S5 樹脂の圧力、温度、比容積計算ステップ 21 形状モデリング作成装置 22 ホットランナ装置に関する情報入力装置 23 熱境界条件データ計算装置 24 流れ場計算装置 25 圧力、温度、比容積計算装置 26 ディスプレイ装置 31 形状モデリングデータ記憶装置 32 ホットランナ装置に関する情報データ記憶装置 33 熱境界条件データ記憶装置 34 流れ場の計算結果データ記憶装置 35 圧力、温度、比容積データ記憶装置 1 Cavity 2 Runner 3 Gate 4 Parting line 5 Needle 6 Cooling hole 7 Manifold 8 Hot nozzle 9 Valve gate 10 Torpedo 11 Torpedo heater S1 Analysis model input step S2 Hot runner information input step S3 Flow field calculation step S4 Thermal boundary condition calculation Step S5 Resin pressure, temperature, specific volume calculation Step 21 Shape modeling creation device 22 Information input device for hot runner device 23 Thermal boundary condition data calculation device 24 Flow field calculation device 25 Pressure, temperature, specific volume calculation device 26 Display device 31 Shape modeling data storage device 32 Information data storage device for hot runner device 33 Thermal boundary condition data storage device 34 Flow field calculation result data storage device 35 Pressure, temperature, specific volume data storage device

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 射出成形品形状モデルの任意の点につい
て、樹脂の流動・保圧・冷却過程における圧力、温度、
比容積の遷移をシミュレーションする方法において、 使用するホットランナ装置の種類を識別し、 スプルランナ部の熱的挙動を特定することにより、スプ
ルランナ部の熱的境界条件に表現し、 表現された熱的境界条件を用いてシミュレーションする
ことを特徴とする射出成形プロセスのシミュレーション
方法。
1. At an arbitrary point of a shape model of an injection-molded product, pressure, temperature in a process of flow, holding pressure and cooling of resin,
In the method of simulating the transition of the specific volume, by identifying the type of hot runner device used and specifying the thermal behavior of the sprue runner, it is expressed in the thermal boundary condition of the sprue runner, and the expressed thermal boundary A method for simulating an injection molding process, characterized by performing simulation using conditions.
【請求項2】 熱的境界条件を温度規定、熱伝達、熱流
束規定等を含む数値計算により表現することを特徴とす
る請求項1記載のシミュレーション方法
2. The simulation method according to claim 1, wherein the thermal boundary condition is expressed by numerical calculation including temperature regulation, heat transfer, heat flux regulation and the like.
【請求項3】 流れ場の計算を樹脂データ、成形条件デ
ータに基づき、運動方程式、連続の式、エネルギー方程
式を用いて求めることを特徴とする請求項1記載のシミ
ュレーション方法
3. The simulation method according to claim 1, wherein the flow field is calculated based on resin data and molding condition data by using a motion equation, a continuity equation, and an energy equation.
【請求項4】 射出成形品形状モデルの任意の点につい
て、樹脂の流動・保圧・冷却過程における圧力、温度、
比容積の遷移をシミュレーションする装置において、 使用するホットランナ装置の種類を入力する手段と、 スプルランナ部の熱的境界条件を計算することにより熱
的挙動を予測する手段を備えたことを特徴とする射出成
形プロセスのシミュレーション装置。
4. The pressure, temperature, flow rate, holding pressure, and cooling process of the resin at any point of the injection molded product shape model,
A device for simulating the transition of specific volume is characterized by having means for inputting the type of hot runner device to be used and means for predicting thermal behavior by calculating the thermal boundary conditions of the sprue runner part. Injection molding process simulation device.
【請求項5】 熱的境界条件を温度規定、熱伝達、熱流
束規定等を含む数値計算手段により求めることを特徴と
する請求項4記載のシミュレーション装置
5. The simulation apparatus according to claim 4, wherein the thermal boundary condition is obtained by a numerical calculation means including temperature regulation, heat transfer, heat flux regulation and the like.
【請求項6】 流れ場の計算を樹脂データ、成形条件デ
ータに基づき、運動方程式、連続の式、エネルギー方程
式より計算する手段を備えたことを特徴とする請求項4
記載のシミュレーション装置
6. A means for calculating the flow field from a motion equation, a continuity equation and an energy equation based on resin data and molding condition data.
Simulation device described
【請求項7】 シミュレーション結果を、ディスプレイ
装置にグラフィック表示することを特徴とする請求項4
記載のシミュレーション装置
7. The simulation result is graphically displayed on a display device.
Simulation device described
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