JPH08309842A - 微小要素内節点間に関する条件式を導入したブロー成形解析方法 - Google Patents
微小要素内節点間に関する条件式を導入したブロー成形解析方法Info
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- JPH08309842A JPH08309842A JP7123617A JP12361795A JPH08309842A JP H08309842 A JPH08309842 A JP H08309842A JP 7123617 A JP7123617 A JP 7123617A JP 12361795 A JP12361795 A JP 12361795A JP H08309842 A JPH08309842 A JP H08309842A
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- B29C2949/07—Preforms or parisons characterised by their configuration
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- B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
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- B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C49/42398—Simulation of the blow-moulding process
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- B29L2031/00—Other particular articles
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微小要素内節点間に関する条件式を導入した
ブロー成形解析方法。 【構成】 熱可塑性高分子一次成形体（プリフォーム
等）、及びブロー成形金型形状を微小要素に分割し、有
限要素法等の数値解析法を使用して、加熱されたプリフ
ォームの変形計算を行う構造解析と、加熱されたプリフ
ォームの変形時に起こる熱伝導計算を行う熱伝導解析
と、加熱されたプリフォームが変形して冷却金型に接触
する時に起こるプリフォーム−冷却金型間の接触伝熱計
算を行う接触伝熱解析を連成させて同時に解く数値解析
法を使用し、プリフォームの形状について初期値を与え
て、各要素の大変形−接触計算後の最終冷却時刻に達す
るまでの解析を行い、樹脂内部の温度変化及び残留応力
変化を計算結果として得るための、微小要素内節点間に
関する条件式を導入したブロー成形解析方法。
ブロー成形解析方法。 【構成】 熱可塑性高分子一次成形体（プリフォーム
等）、及びブロー成形金型形状を微小要素に分割し、有
限要素法等の数値解析法を使用して、加熱されたプリフ
ォームの変形計算を行う構造解析と、加熱されたプリフ
ォームの変形時に起こる熱伝導計算を行う熱伝導解析
と、加熱されたプリフォームが変形して冷却金型に接触
する時に起こるプリフォーム−冷却金型間の接触伝熱計
算を行う接触伝熱解析を連成させて同時に解く数値解析
法を使用し、プリフォームの形状について初期値を与え
て、各要素の大変形−接触計算後の最終冷却時刻に達す
るまでの解析を行い、樹脂内部の温度変化及び残留応力
変化を計算結果として得るための、微小要素内節点間に
関する条件式を導入したブロー成形解析方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性高分子一次成
形体（プリフォームあるいはパリソン）から最終成形品
形状をブロー成形するに際し、樹脂内部の温度変化及び
残留応力変化を計算結果として得る過程において、微小
要素内節点間に関する条件式を導入したブロー成形解析
方法に関する。
形体（プリフォームあるいはパリソン）から最終成形品
形状をブロー成形するに際し、樹脂内部の温度変化及び
残留応力変化を計算結果として得る過程において、微小
要素内節点間に関する条件式を導入したブロー成形解析
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プラスチック容器のブロー成形加
工における大変形接触問題を解析（シミュレーション）
する場合、図４に示すように熱可塑性高分子１次成形体
であるプリフォーム（あるいはパリソン）形状及びブロ
ー成形金型形状を微小要素に分割してモデル化し、有限
要素法等の数値解析法を使用して、加熱されたプリフォ
ーム（あるいはパリソン）の変形計算を行う構造解析
と、加熱されたプリフォーム（あるいはパリソン）の変
形時に起こる熱伝導（温度移動）計算を行う熱伝導解析
と、加熱されたプリフォーム（あるいはパリソン）が変
形して冷却金型に接触する時に起こるプリフォーム（あ
るいはパリソン）−冷却金型間の接触伝熱計算を行う接
触伝熱解析を、連成させて同時に解く数値解析法を使用
し、樹脂の温度依存物性値と、プリフォーム（あるいは
パリソン）の成形直前の温度分布、及びブロー成形条件
（ブローエアー圧力荷重の時間変化）を入力して演算す
る事により、変形完了時間までの任意に分割した各時刻
におけるプリフォーム内温度変化及び残留応力変化を求
められることが知られている。
工における大変形接触問題を解析（シミュレーション）
する場合、図４に示すように熱可塑性高分子１次成形体
であるプリフォーム（あるいはパリソン）形状及びブロ
ー成形金型形状を微小要素に分割してモデル化し、有限
要素法等の数値解析法を使用して、加熱されたプリフォ
ーム（あるいはパリソン）の変形計算を行う構造解析
と、加熱されたプリフォーム（あるいはパリソン）の変
形時に起こる熱伝導（温度移動）計算を行う熱伝導解析
と、加熱されたプリフォーム（あるいはパリソン）が変
形して冷却金型に接触する時に起こるプリフォーム（あ
るいはパリソン）−冷却金型間の接触伝熱計算を行う接
触伝熱解析を、連成させて同時に解く数値解析法を使用
し、樹脂の温度依存物性値と、プリフォーム（あるいは
パリソン）の成形直前の温度分布、及びブロー成形条件
（ブローエアー圧力荷重の時間変化）を入力して演算す
る事により、変形完了時間までの任意に分割した各時刻
におけるプリフォーム内温度変化及び残留応力変化を求
められることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記において、変形完
了後の樹脂冷却過程のプリフォーム内部の温度変化及び
残留応力変化を求めるために、変形完了後の演算を最終
冷却時刻に達するまで継続する必要がある。しかしなが
ら、結果としてプリフォームの金型への接触直後の任意
節点３、４、５（図１に例示する）の温度変化、また任
意要素６（図１に例示する）の残留応力が安定（収束）
せず、図５及び図６に示すように接触開始時刻ｔｃを越
えて最終冷却時刻ｔe に達するまで計算を継続できなか
った。本発明は、前記欠点を解決するものであり、本発
明の目的である解の収束性を向上させるために微小要素
内節点間に関する条件式を導入する事により、本発明を
完成するに到った。
了後の樹脂冷却過程のプリフォーム内部の温度変化及び
残留応力変化を求めるために、変形完了後の演算を最終
冷却時刻に達するまで継続する必要がある。しかしなが
ら、結果としてプリフォームの金型への接触直後の任意
節点３、４、５（図１に例示する）の温度変化、また任
意要素６（図１に例示する）の残留応力が安定（収束）
せず、図５及び図６に示すように接触開始時刻ｔｃを越
えて最終冷却時刻ｔe に達するまで計算を継続できなか
った。本発明は、前記欠点を解決するものであり、本発
明の目的である解の収束性を向上させるために微小要素
内節点間に関する条件式を導入する事により、本発明を
完成するに到った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性高分
子一次成形体（プリフォームあるいはパリソン）、及び
ブロー成形金型形状を微小要素に分割し、有限要素法等
の数値解析法を使用して、（イ）加熱されたプリフォー
ム（あるいはパリソン）の変形計算を行う構造解析と、
（ロ）加熱されたプリフォーム（あるいはパリソン）の
変形時に起こる熱伝導（温度移動）計算を行う熱伝導解
析と、（ハ）加熱されたプリフォーム（あるいはパリソ
ン）が変形して冷却金型に接触する時に起こるプリフォ
ーム（あるいはパリソン）−冷却金型間の接触伝熱計算
を行う接触伝熱解析を、連成させて同時に解く数値解析
法を使用し、各要素の変形量を演算し、プリフォーム
（あるいはパリソン）の形状について初期温度分布及び
ブロー圧力荷重を与えて、各要素の大変形−接触計算後
の最終冷却時刻に達するまでの解析を行い、樹脂内部の
温度変化及び残留応力変化を計算結果として得るため
に、微小要素内節点間に関する条件式を導入したブロー
成形解析方法である。
子一次成形体（プリフォームあるいはパリソン）、及び
ブロー成形金型形状を微小要素に分割し、有限要素法等
の数値解析法を使用して、（イ）加熱されたプリフォー
ム（あるいはパリソン）の変形計算を行う構造解析と、
（ロ）加熱されたプリフォーム（あるいはパリソン）の
変形時に起こる熱伝導（温度移動）計算を行う熱伝導解
析と、（ハ）加熱されたプリフォーム（あるいはパリソ
ン）が変形して冷却金型に接触する時に起こるプリフォ
ーム（あるいはパリソン）−冷却金型間の接触伝熱計算
を行う接触伝熱解析を、連成させて同時に解く数値解析
法を使用し、各要素の変形量を演算し、プリフォーム
（あるいはパリソン）の形状について初期温度分布及び
ブロー圧力荷重を与えて、各要素の大変形−接触計算後
の最終冷却時刻に達するまでの解析を行い、樹脂内部の
温度変化及び残留応力変化を計算結果として得るため
に、微小要素内節点間に関する条件式を導入したブロー
成形解析方法である。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ブロー成形解析方法で用いられる微小要素内節点間に関
する条件式は、下記の式である。 θt （Ｍx ）＝θt （Ｏx ） x=1 〜n ・・・（１） θt （Ｉx ）＝θt （Ｏx ） x=1 〜n ・・・（２）
ブロー成形解析方法で用いられる微小要素内節点間に関
する条件式は、下記の式である。 θt （Ｍx ）＝θt （Ｏx ） x=1 〜n ・・・（１） θt （Ｉx ）＝θt （Ｏx ） x=1 〜n ・・・（２）
【０００６】ここでθt は時間ｔにおける節点温度、Ｉ
x 、Ｍx 、Ｏx はプリフォームの板厚方向節点番号（x
は軸方向節点番号を示す）で、それぞれＩx は内側（荷
重を受ける側）、Ｍx は中間、Ｏx は外側（金型と接触
する側）の順である。
x 、Ｍx 、Ｏx はプリフォームの板厚方向節点番号（x
は軸方向節点番号を示す）で、それぞれＩx は内側（荷
重を受ける側）、Ｍx は中間、Ｏx は外側（金型と接触
する側）の順である。
【０００７】前記の条件式を導入した事によってブロー
成形解析の解の収束性が著しく向上し、最終冷却時刻に
達するまで計算を継続でき、樹脂内部の温度変化及び残
留応力変化を計算結果として得ることができる。
成形解析の解の収束性が著しく向上し、最終冷却時刻に
達するまで計算を継続でき、樹脂内部の温度変化及び残
留応力変化を計算結果として得ることができる。
【０００８】
【作用】本発明に係わる微小要素内節点間に関する条件
式を導入したブロー成形解析は、熱可塑性高分子一次成
形体（プリフォームあるいはパリソン）の大変形接触問
題を扱うブロー成形解析を行う上で解の収束性が著しく
向上し、最終冷却時刻に達するまでの安定計算が可能
で、樹脂内部の温度変化及び残留応力変化を計算結果と
して得ることができる。
式を導入したブロー成形解析は、熱可塑性高分子一次成
形体（プリフォームあるいはパリソン）の大変形接触問
題を扱うブロー成形解析を行う上で解の収束性が著しく
向上し、最終冷却時刻に達するまでの安定計算が可能
で、樹脂内部の温度変化及び残留応力変化を計算結果と
して得ることができる。
【０００９】
実施例１ 本発明に係わる微小要素内節点間に関する条件式を導入
したブロー成形解析実施例を添付図面を参照しながら以
下説明する。本発明において、所定の成形品の形状モデ
ルについて熱可塑性高分子一次成形体（プリフォームあ
るいはパリソン）のブロー成形解析を行う手順は、従来
のシミュレーションと同じである。すなわち、第４図に
示すように、ブロー金型内の樹脂変形（ブロー成形）解
析を行うためプリフォーム（あるいはパリソン）及びブ
ロー成形金型の形状モデルの要素分割を行い（図４に示
される例は４角形４節点要素）、有限要素法を適用す
る。そして、プリフォーム、冷却金型に初期温度分布
を、またプリフォーム内壁に、ブロー圧力を入力し、金
型は変形しない剛体として定義し、またプリフォームの
口頚部分は上下方向に変位しない様に拘束条件を施し、
構造解析-熱伝導解析-接触伝熱解析完全連成解析による
ブロー成形解析を、節点間の温度変化に独立−従属関係
を持たせた(1),(2)式を導入して実施すると、任意節点
３、４、５の温度変化及び任意要素６の残留応力変化は
それぞれ図２、図３となり最終冷却時刻ｔeまでのプリ
フォーム温度変化時刻歴、残留応力変化時刻歴を計算す
ることができた。
したブロー成形解析実施例を添付図面を参照しながら以
下説明する。本発明において、所定の成形品の形状モデ
ルについて熱可塑性高分子一次成形体（プリフォームあ
るいはパリソン）のブロー成形解析を行う手順は、従来
のシミュレーションと同じである。すなわち、第４図に
示すように、ブロー金型内の樹脂変形（ブロー成形）解
析を行うためプリフォーム（あるいはパリソン）及びブ
ロー成形金型の形状モデルの要素分割を行い（図４に示
される例は４角形４節点要素）、有限要素法を適用す
る。そして、プリフォーム、冷却金型に初期温度分布
を、またプリフォーム内壁に、ブロー圧力を入力し、金
型は変形しない剛体として定義し、またプリフォームの
口頚部分は上下方向に変位しない様に拘束条件を施し、
構造解析-熱伝導解析-接触伝熱解析完全連成解析による
ブロー成形解析を、節点間の温度変化に独立−従属関係
を持たせた(1),(2)式を導入して実施すると、任意節点
３、４、５の温度変化及び任意要素６の残留応力変化は
それぞれ図２、図３となり最終冷却時刻ｔeまでのプリ
フォーム温度変化時刻歴、残留応力変化時刻歴を計算す
ることができた。
【００１０】
【発明の効果】本発明の条件式(1),(2)を導入したブロ
ー成形解析を用いる事によって、冷却過程でのプリフォ
ーム温度変化時刻歴、残留応力変化時刻歴を計算、予測
することができ、最適な冷却時間の設計、特に耐熱容器
のブロー成形における熱固定時間の設計支援をすること
ができる。すなわち、製造工程でのサイクルタイム短縮
につながり、従来の試行錯誤を繰り返しながら行われて
きた設計から製品開発までの期間が短縮されるだけでな
く、製造コストの大幅なダウンとなる。
ー成形解析を用いる事によって、冷却過程でのプリフォ
ーム温度変化時刻歴、残留応力変化時刻歴を計算、予測
することができ、最適な冷却時間の設計、特に耐熱容器
のブロー成形における熱固定時間の設計支援をすること
ができる。すなわち、製造工程でのサイクルタイム短縮
につながり、従来の試行錯誤を繰り返しながら行われて
きた設計から製品開発までの期間が短縮されるだけでな
く、製造コストの大幅なダウンとなる。
【図１】プリフォーム内の有限要素、節点の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係わる微小要素内節点間に関する条件
式を導入したブロー成形解析の計算例を示すもので、横
軸の解析時刻に対してプリフォームの任意節点３、４、
５の温度を縦軸としたグラフ図である。
式を導入したブロー成形解析の計算例を示すもので、横
軸の解析時刻に対してプリフォームの任意節点３、４、
５の温度を縦軸としたグラフ図である。
【図３】本発明に係わる微小要素内節点間に関する条件
式を導入したブロー成形解析の計算例を示すもので、横
軸の解析時刻に対してプリフォームの任意要素６の残留
応力を縦軸としたグラフ図である。
式を導入したブロー成形解析の計算例を示すもので、横
軸の解析時刻に対してプリフォームの任意要素６の残留
応力を縦軸としたグラフ図である。
【図４】プリフォーム及びブロー金型の有限要素モデル
図である。
図である。
【図５】従来の計算例を示したもので、横軸の解析時刻
に対してプリフォームの任意節点３、４、５の温度を縦
軸としたグラフ図である。
に対してプリフォームの任意節点３、４、５の温度を縦
軸としたグラフ図である。
【図６】従来の計算例を示したもので、横軸の解析時刻
に対してプリフォームの任意要素６の残留応力を縦軸と
したグラフ図である。
に対してプリフォームの任意要素６の残留応力を縦軸と
したグラフ図である。
１ 一次成形体プリフォームの微小要素分割モデル ２ ブロー成形金型の微小要素分割モデル ３ 番号Ｉx の節点（x=1 〜n ） ４ 番号Ｍx の節点（x=1 〜n ） ５ 番号Ｏx の節点（x=1 〜n ） ６ 残留応力計算用任意要素 ７ 金型への接触開始時刻（ｔｃ） ８ 計算発散時刻（ｔｄ） ９ 最終冷却時刻（ｔｅ）
Claims (1)
- 【請求項１】 熱可塑性高分子一次成形体（プリフォー
ムあるいはパリソン）、及びブロー成形金型形状を微小
要素に分割し、有限要素法等の数値解析法を使用して、
（イ）加熱されたプリフォーム（あるいはパリソン）の
変形計算を行う構造解析と、（ロ）加熱されたプリフォ
ーム（あるいはパリソン）の変形時に起こる熱伝導（温
度移動）計算を行う熱伝導解析と、（ハ）加熱されたプ
リフォーム（あるいはパリソン）が変形して冷却金型に
接触する時に起こるプリフォーム（あるいはパリソン）
−冷却金型間の接触伝熱計算を行う接触伝熱解析を、連
成させて同時に解く数値解析法を使用し、各要素の変形
量を演算し、プリフォーム（あるいはパリソン）の形状
について初期温度分布及びブロー圧力荷重を与えて、各
要素の大変形−接触計算後の最終冷却時刻に達するまで
の解析を行い、樹脂内部の温度変化及び残留応力変化を
計算結果として得るために、微小要素内節点間に関する
条件式を導入したことを特徴とするブロー成形解析方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123617A JPH08309842A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 微小要素内節点間に関する条件式を導入したブロー成形解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123617A JPH08309842A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 微小要素内節点間に関する条件式を導入したブロー成形解析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08309842A true JPH08309842A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14865033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7123617A Pending JPH08309842A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 微小要素内節点間に関する条件式を導入したブロー成形解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08309842A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015106042A1 (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | Western Digital Technologies, Inc. | Injection molding part with "zero draft" design and manufacturing methodologies |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP7123617A patent/JPH08309842A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015106042A1 (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | Western Digital Technologies, Inc. | Injection molding part with "zero draft" design and manufacturing methodologies |
| US9573306B2 (en) | 2014-01-10 | 2017-02-21 | Western Digital Technologies, Inc. | Injection molding part with “zero draft” design and manufacturing methodologies |
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