JPH0976267A - プレス成形又は射出プレス成形のシミュレーション方法 - Google Patents
プレス成形又は射出プレス成形のシミュレーション方法Info
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- JPH0976267A JPH0976267A JP7256722A JP25672295A JPH0976267A JP H0976267 A JPH0976267 A JP H0976267A JP 7256722 A JP7256722 A JP 7256722A JP 25672295 A JP25672295 A JP 25672295A JP H0976267 A JPH0976267 A JP H0976267A
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- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プレス成形又は射出プレス成形において、よ
り正確な樹脂の流動挙動の解析を行うことができるシミ
ュレーション方法を提供する。 【解決手段】 流動性樹脂をプレス成形法又は射出プレ
ス成形法により成形する際の樹脂２０の流動挙動のシミ
ュレーションにおいて、樹脂２０が受ける圧縮速度Ｕ1
を、油圧回路特性とプレス装置側の弾性（ばね定数Ｋ
0）と、樹脂側のみかけの弾性（ばね定数Ｋ1：可変）
と、から逐次算出しつつ、算出された樹脂２０が受ける
圧縮速度Ｕ1に基づいて、逐次樹脂の流動挙動の解析を
行う。
り正確な樹脂の流動挙動の解析を行うことができるシミ
ュレーション方法を提供する。 【解決手段】 流動性樹脂をプレス成形法又は射出プレ
ス成形法により成形する際の樹脂２０の流動挙動のシミ
ュレーションにおいて、樹脂２０が受ける圧縮速度Ｕ1
を、油圧回路特性とプレス装置側の弾性（ばね定数Ｋ
0）と、樹脂側のみかけの弾性（ばね定数Ｋ1：可変）
と、から逐次算出しつつ、算出された樹脂２０が受ける
圧縮速度Ｕ1に基づいて、逐次樹脂の流動挙動の解析を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレス成形（例え
ばトランスファー成形）又は射出プレス成形（射出成形
と、プレス成形又は圧縮成形との複合成形を本発明では
射出プレス成形と呼ぶ）のシミュレーション方法に係わ
り、特にポリプロピレン樹脂等の流動性樹脂のプレス成
形又は射出プレス成形時における樹脂の金型内における
広がり等の流動挙動をはじめとする賦形過程を解析す
る、樹脂の流動挙動のシミュレーション方法に関する。
ばトランスファー成形）又は射出プレス成形（射出成形
と、プレス成形又は圧縮成形との複合成形を本発明では
射出プレス成形と呼ぶ）のシミュレーション方法に係わ
り、特にポリプロピレン樹脂等の流動性樹脂のプレス成
形又は射出プレス成形時における樹脂の金型内における
広がり等の流動挙動をはじめとする賦形過程を解析す
る、樹脂の流動挙動のシミュレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、射出成形とプレス成形のそれぞれ
の長所を生かした樹脂の成形法として射出プレス成形法
が広く用いられている。射出プレス成形法によりパレッ
ト板を形成する例について図８及び図９を参照しながら
説明する。
の長所を生かした樹脂の成形法として射出プレス成形法
が広く用いられている。射出プレス成形法によりパレッ
ト板を形成する例について図８及び図９を参照しながら
説明する。
【０００３】先ず、図８（ａ）に示すように、成形品で
あるパレット板２が形成される空間となるキャビティ
に、雌側金型２１及び雄側金型２２を型開きした状態
で、同図（ｂ）に示すように、上記のキャビティ内に溶
融状態の原料樹脂（熱可塑性樹脂）２０を所定量だけ供
給する。
あるパレット板２が形成される空間となるキャビティ
に、雌側金型２１及び雄側金型２２を型開きした状態
で、同図（ｂ）に示すように、上記のキャビティ内に溶
融状態の原料樹脂（熱可塑性樹脂）２０を所定量だけ供
給する。
【０００４】上記の雌側金型２１は、移動金型となって
おり、雄側金型２２の上方に配されている。上記の雄側
金型２２は、固定金型となっており、その鏡面部には、
パレット板２の側板５ａ，６ａやリブ１１ａ…，１１ｂ
…等の形状（図９（ｂ）参照）に対応する突部が形成さ
れている。また、雄側金型２２は、その内部に設けられ
た溶融樹脂通路２２ａを介して図示しない溶融樹脂射出
装置に接続されている。
おり、雄側金型２２の上方に配されている。上記の雄側
金型２２は、固定金型となっており、その鏡面部には、
パレット板２の側板５ａ，６ａやリブ１１ａ…，１１ｂ
…等の形状（図９（ｂ）参照）に対応する突部が形成さ
れている。また、雄側金型２２は、その内部に設けられ
た溶融樹脂通路２２ａを介して図示しない溶融樹脂射出
装置に接続されている。
【０００５】この射出装置より溶融樹脂通路２２ａを介
して原料樹脂２０をキャビティ内に供給する。キャビテ
ィ内に原料樹脂２０が供給されると、図９（ａ）に示す
ように、金型２１，２２を所定の圧縮力で型締めし、所
定形状に溶融樹脂を賦形する。その後、賦形された成形
品を冷却し、金型２１，２２の型開きを行って、同図
（ｂ）に示すように、パレット板２を取り出す。尚、キ
ャビティ内に原料樹脂２０を供給しながら金型２１，２
２を型締めする場合もある。
して原料樹脂２０をキャビティ内に供給する。キャビテ
ィ内に原料樹脂２０が供給されると、図９（ａ）に示す
ように、金型２１，２２を所定の圧縮力で型締めし、所
定形状に溶融樹脂を賦形する。その後、賦形された成形
品を冷却し、金型２１，２２の型開きを行って、同図
（ｂ）に示すように、パレット板２を取り出す。尚、キ
ャビティ内に原料樹脂２０を供給しながら金型２１，２
２を型締めする場合もある。
【０００６】上記の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポ
リエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリロニトリ
ル−ブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリ塩化ビニ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる
が、これらに限定されるものではない。また、これら熱
可塑性樹脂の変成物や混合物、或いは、ポリマーアロイ
等を用いることもできる。さらに、これら熱可塑性樹脂
には、充填材が必要に応じて配合されていてもよく、ま
た、酸化防止剤や紫外線防止剤、着色剤、離型剤、低収
縮剤等の添加剤が必要に応じて添加されていてもよい。
リエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリロニトリ
ル−ブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリ塩化ビニ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる
が、これらに限定されるものではない。また、これら熱
可塑性樹脂の変成物や混合物、或いは、ポリマーアロイ
等を用いることもできる。さらに、これら熱可塑性樹脂
には、充填材が必要に応じて配合されていてもよく、ま
た、酸化防止剤や紫外線防止剤、着色剤、離型剤、低収
縮剤等の添加剤が必要に応じて添加されていてもよい。
【０００７】又、本発明で用いることが出来るプレス成
形（例えばトランスファー成形）の場合においては、流
動性樹脂として熱硬化性樹脂及びＢＭＣやＳＭＣ等のガ
ラス繊維等の充填材入り成形材料も含まれる。
形（例えばトランスファー成形）の場合においては、流
動性樹脂として熱硬化性樹脂及びＢＭＣやＳＭＣ等のガ
ラス繊維等の充填材入り成形材料も含まれる。
【０００８】従来の射出成形の場合と同様にプレス成形
や射出プレス成形においても、樹脂の流動挙動等を最適
化した金型構造の設計が、樹脂成形品の製品品質にとっ
て重要な因子である。プレス成形や射出プレス成形での
金型構造の決定は、従来は熟練者の経験則を元に試行錯
誤を繰り返すことにより行われていた。
や射出プレス成形においても、樹脂の流動挙動等を最適
化した金型構造の設計が、樹脂成形品の製品品質にとっ
て重要な因子である。プレス成形や射出プレス成形での
金型構造の決定は、従来は熟練者の経験則を元に試行錯
誤を繰り返すことにより行われていた。
【０００９】しかしながら、最近のコンピュータ技術の
進展に伴い、流動性樹脂をプレス成形法又は射出プレス
成形法により成形する際の、樹脂の流動挙動をコンピュ
ータシミュレーションにより解析できるようになってき
ている。即ち、樹脂成形の金型設計や成形条件を検討す
る際に、樹脂の流動解析を行い、金型設計や成形条件等
の最適化を検討することが実用化されている。これは、
金型内の樹脂流路形状モデルについて、有限要素法、境
界要素法、差分法等の数値解析法を適用し、金型内部に
おける流動性樹脂の流動パターン、圧力分布、温度分
布、剪断応力分布などを時間の関数として求めるもので
ある。
進展に伴い、流動性樹脂をプレス成形法又は射出プレス
成形法により成形する際の、樹脂の流動挙動をコンピュ
ータシミュレーションにより解析できるようになってき
ている。即ち、樹脂成形の金型設計や成形条件を検討す
る際に、樹脂の流動解析を行い、金型設計や成形条件等
の最適化を検討することが実用化されている。これは、
金型内の樹脂流路形状モデルについて、有限要素法、境
界要素法、差分法等の数値解析法を適用し、金型内部に
おける流動性樹脂の流動パターン、圧力分布、温度分
布、剪断応力分布などを時間の関数として求めるもので
ある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】現在利用可能なプレス
成形又は射出プレス成形のシミュレーションにおいて
は、樹脂の受ける圧縮速度又は圧縮力を一定あるいは事
前に設定したパターンであると仮定して、樹脂の流動挙
動の解析を行っている。ところが、実際のプレス成形又
は射出プレス成形時には、油圧作動油の圧縮やプレス装
置のたわみ等が起こる。そのため、樹脂の受ける圧縮速
度は、理論的に油圧回路特性から算出される圧縮速度と
はならないので、樹脂の流動挙動の解析に誤差を伴うこ
ととなる。
成形又は射出プレス成形のシミュレーションにおいて
は、樹脂の受ける圧縮速度又は圧縮力を一定あるいは事
前に設定したパターンであると仮定して、樹脂の流動挙
動の解析を行っている。ところが、実際のプレス成形又
は射出プレス成形時には、油圧作動油の圧縮やプレス装
置のたわみ等が起こる。そのため、樹脂の受ける圧縮速
度は、理論的に油圧回路特性から算出される圧縮速度と
はならないので、樹脂の流動挙動の解析に誤差を伴うこ
ととなる。
【００１１】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、プレス成形又は射出プレス成形において、より正
確な樹脂の流動解析を行うことができるシミュレーショ
ン方法を提供することを目的とする。
ので、プレス成形又は射出プレス成形において、より正
確な樹脂の流動解析を行うことができるシミュレーショ
ン方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のプレス成形又は
射出プレス成形のシミュレーション方法は、流動性樹脂
をプレス成形法又は射出プレス成形法により成形する際
の樹脂の流動挙動のシミュレーションにおいて、前記樹
脂が受ける圧縮速度を、油圧回路特性と、プレス装置側
の弾性と、樹脂側のみかけの弾性と、から逐次算出しつ
つ、該算出された樹脂が受ける圧縮速度に基づいて、逐
次樹脂の流動挙動の解析を行うことを特徴とする。
射出プレス成形のシミュレーション方法は、流動性樹脂
をプレス成形法又は射出プレス成形法により成形する際
の樹脂の流動挙動のシミュレーションにおいて、前記樹
脂が受ける圧縮速度を、油圧回路特性と、プレス装置側
の弾性と、樹脂側のみかけの弾性と、から逐次算出しつ
つ、該算出された樹脂が受ける圧縮速度に基づいて、逐
次樹脂の流動挙動の解析を行うことを特徴とする。
【００１３】又、前記樹脂が受ける圧縮速度（Ｕ1）
は、少なくともプレス装置が剛体であると仮定した場合
に油圧回路特性から理論的に求まる樹脂の圧縮速度をＵ
として、プレス装置側のバネ定数をＫ0、樹脂側のバネ
定数をＫ1 とすると、プレス圧縮力の微小変化分ｄＦ
と、プレス装置が剛体である場合の樹脂の圧縮距離Ｘの
微小変化分ｄＸ及び樹脂の真の圧縮距離Ｘ1の微小変化
分ｄＸ1とが
は、少なくともプレス装置が剛体であると仮定した場合
に油圧回路特性から理論的に求まる樹脂の圧縮速度をＵ
として、プレス装置側のバネ定数をＫ0、樹脂側のバネ
定数をＫ1 とすると、プレス圧縮力の微小変化分ｄＦ
と、プレス装置が剛体である場合の樹脂の圧縮距離Ｘの
微小変化分ｄＸ及び樹脂の真の圧縮距離Ｘ1の微小変化
分ｄＸ1とが
【数３】 の関係であり、ＵとＵ1の関係が
【数４】 の関係であることから算出されたものであることを特徴
とする。
とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】前記本発明の構成によれば、スプ
リングモデルを仮定して、プレスの圧縮速度を、油圧回
路特性及びプレス装置側の弾性と樹脂側のみかけの弾性
とから演算することにより、かなり正確に求めることが
できる。そして、正確な樹脂の受ける圧縮速度に基づい
て、逐次樹脂の流動挙動の解析を行うので、より精度の
高い樹脂の流動挙動のシミュレーション結果が得られ
る。
リングモデルを仮定して、プレスの圧縮速度を、油圧回
路特性及びプレス装置側の弾性と樹脂側のみかけの弾性
とから演算することにより、かなり正確に求めることが
できる。そして、正確な樹脂の受ける圧縮速度に基づい
て、逐次樹脂の流動挙動の解析を行うので、より精度の
高い樹脂の流動挙動のシミュレーション結果が得られ
る。
【００１５】図１は、樹脂の受ける圧縮速度を、演算に
より算出する原理を示す図である。これは図１（Ａ）に
示すように、金型及びプレス装置を含めた装置側の弾性
に対応するバネ（バネ定数 Ｋ0）と、圧縮過程中、逐次
変化する樹脂側のみかけの弾性に対応するバネ（バネ定
数 Ｋ1）とが直列に弾性回路として、つながったものと
して圧縮速度を求めている。圧縮速度は次の関係から求
められる。
より算出する原理を示す図である。これは図１（Ａ）に
示すように、金型及びプレス装置を含めた装置側の弾性
に対応するバネ（バネ定数 Ｋ0）と、圧縮過程中、逐次
変化する樹脂側のみかけの弾性に対応するバネ（バネ定
数 Ｋ1）とが直列に弾性回路として、つながったものと
して圧縮速度を求めている。圧縮速度は次の関係から求
められる。
【００１６】
【数５】
【００１７】図１（Ｂ）に示すように、装置側のバネ定
数（Ｋ0）は時間に無関係に一定であるのに対して、樹
脂側のバネ定数（Ｋ1）は、時間と共に指数関数的に増
大する。
数（Ｋ0）は時間に無関係に一定であるのに対して、樹
脂側のバネ定数（Ｋ1）は、時間と共に指数関数的に増
大する。
【００１８】プレス装置側のバネと樹脂側のバネが直列
につながった弾性回路（スプリングモデル）とみなし
て、樹脂の圧縮距離の微小変化分ｄＸ1と圧縮力の微小
変化分ｄＦの関係（式（１））より、樹脂側のバネのバ
ネ定数（Ｋ1）を求める。そして、プレス装置側を剛体
とみなした場合に油圧回路特性から理論的に求められる
樹脂の圧縮速度（Ｕ）と樹脂が受ける真の圧縮速度（Ｕ
1）の関係（式（２））に、前記バネ定数Ｋ1 を代入す
ることにより圧縮速度（Ｕ1）を求めることができる。
につながった弾性回路（スプリングモデル）とみなし
て、樹脂の圧縮距離の微小変化分ｄＸ1と圧縮力の微小
変化分ｄＦの関係（式（１））より、樹脂側のバネのバ
ネ定数（Ｋ1）を求める。そして、プレス装置側を剛体
とみなした場合に油圧回路特性から理論的に求められる
樹脂の圧縮速度（Ｕ）と樹脂が受ける真の圧縮速度（Ｕ
1）の関係（式（２））に、前記バネ定数Ｋ1 を代入す
ることにより圧縮速度（Ｕ1）を求めることができる。
【００１９】次に、求められたＵ1を用いて微小時間Δ
ｔの間の樹脂流動のシミュレーションを行う。プレス成
形時のシミュレーションでは、有限要素法、境界要素法
等の公知の数値解析法を利用することは、従来の技術と
同様である。そして、ここに示した樹脂が受ける圧縮速
度（Ｕ1）の算出と、樹脂の圧縮による流動のシミュレ
ーションを、時間Δｔ毎に繰り返し行う。従って、従来
のシミュレーション方法より正確な樹脂の受ける圧縮速
度の時間変化を得ることが出来るので、例えば樹脂のフ
ローパターン、圧力分布、温度分布等の流動挙動の解析
結果も、従来のシミュレーション方法より遥かに高い精
度で得ることができる。
ｔの間の樹脂流動のシミュレーションを行う。プレス成
形時のシミュレーションでは、有限要素法、境界要素法
等の公知の数値解析法を利用することは、従来の技術と
同様である。そして、ここに示した樹脂が受ける圧縮速
度（Ｕ1）の算出と、樹脂の圧縮による流動のシミュレ
ーションを、時間Δｔ毎に繰り返し行う。従って、従来
のシミュレーション方法より正確な樹脂の受ける圧縮速
度の時間変化を得ることが出来るので、例えば樹脂のフ
ローパターン、圧力分布、温度分布等の流動挙動の解析
結果も、従来のシミュレーション方法より遥かに高い精
度で得ることができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１乃至図
７を参照しながら説明する。図２は、射出プレス成形の
シミュレーション方法に関する一実施例の前提となるプ
レス成形時のモデルを示す。尚、ここでは射出プレス成
形のプロセスシミュレーションについて説明するが、プ
レス成形のシミュレーションも、射出プレス成形プロセ
スの射出部分を取り除くことにより、全く同様に扱うこ
とができる。尚、以下に示すシミュレーションでは金型
として図２に示す平行平板型を用いている。そのため、
樹脂の圧縮による流動の解析は次に示すＳｔｅｆａｎの
式を用いて単純化している。
７を参照しながら説明する。図２は、射出プレス成形の
シミュレーション方法に関する一実施例の前提となるプ
レス成形時のモデルを示す。尚、ここでは射出プレス成
形のプロセスシミュレーションについて説明するが、プ
レス成形のシミュレーションも、射出プレス成形プロセ
スの射出部分を取り除くことにより、全く同様に扱うこ
とができる。尚、以下に示すシミュレーションでは金型
として図２に示す平行平板型を用いている。そのため、
樹脂の圧縮による流動の解析は次に示すＳｔｅｆａｎの
式を用いて単純化している。
【００２１】
【数６】
【００２２】図２において雄側金型２２は固定金型であ
り、雌側金型２１は移動金型である。最初に雌側金型２
１が図示する位置よりも上方にあり、図示しない溶融樹
脂の射出通路より、高温の溶融樹脂がキャビティ内に射
出される。この射出が完了すると、溶融樹脂射出通路の
ゲートが閉じられ、圧縮段階に移る。圧縮は雌側金型２
１が図示しない油圧回路により供給される作動油により
駆動される。油圧回路により供給される作動油量は油圧
回路特性（回路構造および回路の設定値）により、時間
または圧縮力に応じて変化する。
り、雌側金型２１は移動金型である。最初に雌側金型２
１が図示する位置よりも上方にあり、図示しない溶融樹
脂の射出通路より、高温の溶融樹脂がキャビティ内に射
出される。この射出が完了すると、溶融樹脂射出通路の
ゲートが閉じられ、圧縮段階に移る。圧縮は雌側金型２
１が図示しない油圧回路により供給される作動油により
駆動される。油圧回路により供給される作動油量は油圧
回路特性（回路構造および回路の設定値）により、時間
または圧縮力に応じて変化する。
【００２３】図３は、プレス成形過程の圧縮速度、圧縮
力の時間変化の概要を示す。雌側金型２１は当初は油圧
回路特性に応じた速度で下方に向かって移動する。この
状態は図３の表中の領域Ｉに対応し（ここの例では初期
加速領域）、図１では樹脂側のバネ定数Ｋ1は装置側の
バネ定数Ｋ0よりも十分に小さい状態に対応する。
力の時間変化の概要を示す。雌側金型２１は当初は油圧
回路特性に応じた速度で下方に向かって移動する。この
状態は図３の表中の領域Ｉに対応し（ここの例では初期
加速領域）、図１では樹脂側のバネ定数Ｋ1は装置側の
バネ定数Ｋ0よりも十分に小さい状態に対応する。
【００２４】しかしながら、雄側金型２２と雌側金型２
１との間のキャビティ内には、流動性の樹脂２０が存在
する。このため、樹脂２０は雄側金型２２と雌側金型２
１から圧縮力Ｆを受け、逆に雄側金型２２と雌側金型２
１は樹脂２０の圧縮に伴う反力Ｆを受ける。この力Ｆ
は、キャビティが狭くなるに従い、即ち、流動性樹脂２
０の成形が進むに従い、樹脂の流動抵抗の総和が大きく
なるため、大きくなる。この状態は図３の領域IIに対応
し（この例では加速度減少域から速度減少域）、樹脂側
のバネ定数Ｋ1 は装置側のバネ定数と同程度以上の大き
さになっている状態に対応する。
１との間のキャビティ内には、流動性の樹脂２０が存在
する。このため、樹脂２０は雄側金型２２と雌側金型２
１から圧縮力Ｆを受け、逆に雄側金型２２と雌側金型２
１は樹脂２０の圧縮に伴う反力Ｆを受ける。この力Ｆ
は、キャビティが狭くなるに従い、即ち、流動性樹脂２
０の成形が進むに従い、樹脂の流動抵抗の総和が大きく
なるため、大きくなる。この状態は図３の領域IIに対応
し（この例では加速度減少域から速度減少域）、樹脂側
のバネ定数Ｋ1 は装置側のバネ定数と同程度以上の大き
さになっている状態に対応する。
【００２５】即ち、時間がｔからｔ＋Δｔに経過する間
に、樹脂２０が受ける圧縮速度をＵ1とすると、樹脂の
圧縮距離の微小変化分はΔＸ1（＝Ｕ1×Δｔ）である。
この間に、流動抵抗の総和が増すため圧縮力Ｆは、ΔＦ
だけ増大する。尚、油圧回路においては、圧縮力Ｆがあ
らかじめ設定された上限値に達すると、作動油を逃すこ
とにより、上限値以上に上昇しないように動作する。こ
れは図３の領域IIIに対応する。
に、樹脂２０が受ける圧縮速度をＵ1とすると、樹脂の
圧縮距離の微小変化分はΔＸ1（＝Ｕ1×Δｔ）である。
この間に、流動抵抗の総和が増すため圧縮力Ｆは、ΔＦ
だけ増大する。尚、油圧回路においては、圧縮力Ｆがあ
らかじめ設定された上限値に達すると、作動油を逃すこ
とにより、上限値以上に上昇しないように動作する。こ
れは図３の領域IIIに対応する。
【００２６】図４は、従来法の射出プレス成形シミュレ
ーションに用いたフローチャートである。初期条件とし
て、成形対象の樹脂の粘度、比熱、熱伝導率、密度等の
特性、金型特性（熱伝導率等）・形状等のデータ及び成
形条件（樹脂温度、金型温度、供給樹脂量、圧縮開始位
置等）を入力する。又、樹脂が受ける圧縮速度を入力
し、圧縮力の初期値（即ち、射出完了時の型締力）およ
び圧縮力Ｆの上限値を設定する。時刻ｔの初期値として
０を設定する。（ステップ１）。
ーションに用いたフローチャートである。初期条件とし
て、成形対象の樹脂の粘度、比熱、熱伝導率、密度等の
特性、金型特性（熱伝導率等）・形状等のデータ及び成
形条件（樹脂温度、金型温度、供給樹脂量、圧縮開始位
置等）を入力する。又、樹脂が受ける圧縮速度を入力
し、圧縮力の初期値（即ち、射出完了時の型締力）およ
び圧縮力Ｆの上限値を設定する。時刻ｔの初期値として
０を設定する。（ステップ１）。
【００２７】そして、ｔ＝Δｔとして、圧縮速度Ｕ1
（一定）という条件で樹脂の広がり、温度、圧縮力等の
流動挙動の解析を時間Δｔを対象にして行う。圧縮力Ｆ
は、樹脂の圧縮に従い大きくなるので、これが予め設定
した上限設定値を越えたか否かが判断される。圧縮開始
の当初においては、圧縮力が低いためＮＯとなる。その
場合には、時刻ｔ＝ｔ＋Δｔとして再び一定圧縮速度で
時間Δｔ後の樹脂の厚み（初期厚みから樹脂の圧縮距離
を差し引いた厚み）における樹脂の流動挙動の解析が行
われる。このように、時間Δｔ毎に、即ち、一定速度で
樹脂が雄側金型２２と雌側金型２１とにより圧縮される
という前提の元に、それぞれの時刻における樹脂の流動
挙動の解析が行われる。（ステップ２）。
（一定）という条件で樹脂の広がり、温度、圧縮力等の
流動挙動の解析を時間Δｔを対象にして行う。圧縮力Ｆ
は、樹脂の圧縮に従い大きくなるので、これが予め設定
した上限設定値を越えたか否かが判断される。圧縮開始
の当初においては、圧縮力が低いためＮＯとなる。その
場合には、時刻ｔ＝ｔ＋Δｔとして再び一定圧縮速度で
時間Δｔ後の樹脂の厚み（初期厚みから樹脂の圧縮距離
を差し引いた厚み）における樹脂の流動挙動の解析が行
われる。このように、時間Δｔ毎に、即ち、一定速度で
樹脂が雄側金型２２と雌側金型２１とにより圧縮される
という前提の元に、それぞれの時刻における樹脂の流動
挙動の解析が行われる。（ステップ２）。
【００２８】上述したように、樹脂の圧縮が進むと、圧
縮力Ｆが上限設定値に達する。この時、油圧回路は一定
の圧縮力Ｆを雌側金型に供給することになる。従って、
シミュレーションの条件としては、圧縮力Ｆを一定とし
て、時間Δｔ毎に樹脂の受ける圧縮速度が求められ、且
つ樹脂の流動挙動の解析が行われる。そして、樹脂の受
ける圧縮速度がゼロか否かが判定される。樹脂の受ける
圧縮速度がゼロということは、樹脂の流動が停止したこ
とを示し、この時点が流動の終了であるので、ここで樹
脂の圧縮工程の流動挙動の解析を終了する（ステップ
３）。
縮力Ｆが上限設定値に達する。この時、油圧回路は一定
の圧縮力Ｆを雌側金型に供給することになる。従って、
シミュレーションの条件としては、圧縮力Ｆを一定とし
て、時間Δｔ毎に樹脂の受ける圧縮速度が求められ、且
つ樹脂の流動挙動の解析が行われる。そして、樹脂の受
ける圧縮速度がゼロか否かが判定される。樹脂の受ける
圧縮速度がゼロということは、樹脂の流動が停止したこ
とを示し、この時点が流動の終了であるので、ここで樹
脂の圧縮工程の流動挙動の解析を終了する（ステップ
３）。
【００２９】図５は、従来のシミュレーション方法によ
る計算結果と実測結果の比較である。尚、これらの金型
は図２に示す平板金型を用い、樹脂はポリプロピレン
（住友ノーブレンＷ５０１）を用いている。図５に示す
ように、従来のシミュレーション方法では、圧縮速度が
０.1秒程度で急激に減少する。これは、圧縮速度を一定
として計算しているので、樹脂の圧縮力が急激に初期設
定の上限圧縮力に達するためである。従って、０.1秒以
降は、圧縮力一定の状態となる。これに対して実測値で
は、図中実線で示すように圧縮力が徐々に上昇し、速度
が緩やかに上昇した後、緩やかに下降する。このように
従来のシミュレーション方法によれば、圧縮速度及び圧
縮力は実際のものと遥かに異なるものであった。
る計算結果と実測結果の比較である。尚、これらの金型
は図２に示す平板金型を用い、樹脂はポリプロピレン
（住友ノーブレンＷ５０１）を用いている。図５に示す
ように、従来のシミュレーション方法では、圧縮速度が
０.1秒程度で急激に減少する。これは、圧縮速度を一定
として計算しているので、樹脂の圧縮力が急激に初期設
定の上限圧縮力に達するためである。従って、０.1秒以
降は、圧縮力一定の状態となる。これに対して実測値で
は、図中実線で示すように圧縮力が徐々に上昇し、速度
が緩やかに上昇した後、緩やかに下降する。このように
従来のシミュレーション方法によれば、圧縮速度及び圧
縮力は実際のものと遥かに異なるものであった。
【００３０】図６は、本発明の一実施例のシミュレーシ
ョン方法のフローチャートである。初期条件として、成
形対象の樹脂の粘度、比熱、熱伝導率、密度等の特性、
金型特性（熱伝導率等）・形状等のデータ及び成形条件
（樹脂温度、金型温度、供給樹脂量、圧縮開始位置等）
を入力する。又、油圧回路特性、即ち、金型駆動用作動
油の供給速度の時間または圧縮力依存性を入力する。さ
らに、プレス装置側のバネ定数Ｋ0を入力する。尚、圧
縮力の上限値の設定は油圧回路特性に含まれている。圧
縮力の初期値（即ち、射出完了時の型締力）を設定す
る。又、時刻ｔの初期値として０を設定する。そして、
ｔ＝Δｔとし、その時の樹脂の圧縮速度Ｕ1は油圧回路
特性から理論的に求まる圧縮速度Ｕ（ここではＵ＞０）
とする（ステップ１）。
ョン方法のフローチャートである。初期条件として、成
形対象の樹脂の粘度、比熱、熱伝導率、密度等の特性、
金型特性（熱伝導率等）・形状等のデータ及び成形条件
（樹脂温度、金型温度、供給樹脂量、圧縮開始位置等）
を入力する。又、油圧回路特性、即ち、金型駆動用作動
油の供給速度の時間または圧縮力依存性を入力する。さ
らに、プレス装置側のバネ定数Ｋ0を入力する。尚、圧
縮力の上限値の設定は油圧回路特性に含まれている。圧
縮力の初期値（即ち、射出完了時の型締力）を設定す
る。又、時刻ｔの初期値として０を設定する。そして、
ｔ＝Δｔとし、その時の樹脂の圧縮速度Ｕ1は油圧回路
特性から理論的に求まる圧縮速度Ｕ（ここではＵ＞０）
とする（ステップ１）。
【００３１】次に、樹脂の広がり、温度、圧縮力等の流
動挙動の解析を前記圧縮速度Ｕ1を一定として、時間Δ
ｔを対象にして行うことにより、このΔｔの間での圧縮
力変化（ΔＦ）、樹脂の真の圧縮距離の変化（ΔＸ1＝
Ｕ1×Δｔ）を求める（ステップ２）。次に、時刻をΔ
ｔだけ増す。次に前記ΔＦとΔＸ1から樹脂側のバネ定
数Ｋ1を（Ｋ1＝ΔＦ／ΔＸ１により）求める。このＫ1
と油圧回路特性から理論的に求められる樹脂の受ける圧
縮速度Ｕを用いて樹脂の圧縮速度Ｕ1＝Ｕ×Ｋ0／（Ｋ0
＋Ｋ1）を求める。又、この時のＵ1がゼロより大きいか
否か判断する（ステップ３）。Ｕ1がゼロなら、樹脂の
受ける圧縮速度がゼロ、即ち、樹脂の流動の終了を表す
ので、計算を終了し、Ｕ1がゼロより大きければステッ
プ２、ステップ３を繰り返す。
動挙動の解析を前記圧縮速度Ｕ1を一定として、時間Δ
ｔを対象にして行うことにより、このΔｔの間での圧縮
力変化（ΔＦ）、樹脂の真の圧縮距離の変化（ΔＸ1＝
Ｕ1×Δｔ）を求める（ステップ２）。次に、時刻をΔ
ｔだけ増す。次に前記ΔＦとΔＸ1から樹脂側のバネ定
数Ｋ1を（Ｋ1＝ΔＦ／ΔＸ１により）求める。このＫ1
と油圧回路特性から理論的に求められる樹脂の受ける圧
縮速度Ｕを用いて樹脂の圧縮速度Ｕ1＝Ｕ×Ｋ0／（Ｋ0
＋Ｋ1）を求める。又、この時のＵ1がゼロより大きいか
否か判断する（ステップ３）。Ｕ1がゼロなら、樹脂の
受ける圧縮速度がゼロ、即ち、樹脂の流動の終了を表す
ので、計算を終了し、Ｕ1がゼロより大きければステッ
プ２、ステップ３を繰り返す。
【００３２】図７は、本発明のシミュレーション結果と
実測結果との対比を示す。図中、実線は実測結果であ
り、点線はシミュレーション結果である。図７に示すよ
うに本発明の実施例では、シミュレーション結果と実測
結果が近づいており、樹脂が受ける圧縮速度及び圧縮力
が正確にシミュレートされていることが判る。その結
果、樹脂の広がり等の流動挙動の解析も実際に近いもの
となることが判る。尚、圧縮力は圧力センサによる油圧
の計測結果から、圧縮速度は金型にとりつけた位置セン
サの信号を時間で微分した出力により求めている。
実測結果との対比を示す。図中、実線は実測結果であ
り、点線はシミュレーション結果である。図７に示すよ
うに本発明の実施例では、シミュレーション結果と実測
結果が近づいており、樹脂が受ける圧縮速度及び圧縮力
が正確にシミュレートされていることが判る。その結
果、樹脂の広がり等の流動挙動の解析も実際に近いもの
となることが判る。尚、圧縮力は圧力センサによる油圧
の計測結果から、圧縮速度は金型にとりつけた位置セン
サの信号を時間で微分した出力により求めている。
【００３３】尚、以上に説明した実施例の説明では、樹
脂の流動挙動の解析を平行平板の金型構造を前提として
Ｓｔｅｆａｎの式を用いて行っているが、より複雑な金
型構造に対しても本発明の趣旨が適用できるのは勿論の
ことである。
脂の流動挙動の解析を平行平板の金型構造を前提として
Ｓｔｅｆａｎの式を用いて行っているが、より複雑な金
型構造に対しても本発明の趣旨が適用できるのは勿論の
ことである。
【００３４】
【発明の効果】本発明のプレス成形又は射出プレス成形
のシミュレーション方法では、プレス成形装置の装置特
性を考慮し、又樹脂の特性を考慮することにより、樹脂
の受ける圧縮速度及び圧縮力の時間変化を精度よくシミ
ュレートすることができる。そして、微小時間経過毎に
樹脂の流動挙動の解析と圧縮速度等の算定を繰り返すこ
とから、プレス成形又は射出プレス成形時の金型内の樹
脂の流動挙動を精度よくシミュレートすることができ
る。例えば、多点ゲート金型における樹脂会合時の樹脂
圧力及び樹脂温度分布の精度よいシミュレーション、或
いは所用圧縮力等の精度よいシミュレーションができ
る。従って、本発明を利用することにより、プレス成形
或いは射出プレス成形における、金型構造、成形条件、
成形材料等を精度よく評価することができる。
のシミュレーション方法では、プレス成形装置の装置特
性を考慮し、又樹脂の特性を考慮することにより、樹脂
の受ける圧縮速度及び圧縮力の時間変化を精度よくシミ
ュレートすることができる。そして、微小時間経過毎に
樹脂の流動挙動の解析と圧縮速度等の算定を繰り返すこ
とから、プレス成形又は射出プレス成形時の金型内の樹
脂の流動挙動を精度よくシミュレートすることができ
る。例えば、多点ゲート金型における樹脂会合時の樹脂
圧力及び樹脂温度分布の精度よいシミュレーション、或
いは所用圧縮力等の精度よいシミュレーションができ
る。従って、本発明を利用することにより、プレス成形
或いは射出プレス成形における、金型構造、成形条件、
成形材料等を精度よく評価することができる。
【図１】装置側の弾性（バネ定数Ｋ0）と樹脂側のみか
けの弾性（バネ定数Ｋ1）の関係を示す説明図。
けの弾性（バネ定数Ｋ1）の関係を示す説明図。
【図２】本発明の一実施例において用いた射出プレス成
形時のモデルを示す説明図。
形時のモデルを示す説明図。
【図３】プレス成形過程の圧縮速度、圧縮力の時間変化
に関する模式図。
に関する模式図。
【図４】従来法のシミュレーションのフロー図。
【図５】従来法によるシミュレーション結果と実測結果
の比較を示す説明図。
の比較を示す説明図。
【図６】本発明の一実施例のシミュレーションのフロー
図。
図。
【図７】本発明によるシミュレーション結果と実測結果
の比較を示す説明図。
の比較を示す説明図。
【図８】射出プレス成形の工程を示す説明図。
【図９】射出プレス成形の工程を示す説明図。
２０ 樹脂 ２１ 雌側金型 ２２ 雄側金型 Ｋ0 プレス装置（金型含む）側の（等価）バネのバネ
定数 Ｋ1 樹脂側の（等価）バネのバネ定数 Ｆ （プレス）圧縮力（型締力） Ｘ0 プレス装置（金型含む）側の等価バネの圧縮距離 Ｘ1 樹脂の圧縮距離（樹脂側の等価バネの圧縮距離） Ｘ プレス装置(金型含む)が剛体である場合の樹脂の
圧縮距離(Ｘ＝Ｘ0＋Ｘ1） Ｕ1 樹脂が受ける圧縮速度 Ｕ 油圧回路特性から理論的に求まる樹脂の圧縮速度 ｔ 時刻
定数 Ｋ1 樹脂側の（等価）バネのバネ定数 Ｆ （プレス）圧縮力（型締力） Ｘ0 プレス装置（金型含む）側の等価バネの圧縮距離 Ｘ1 樹脂の圧縮距離（樹脂側の等価バネの圧縮距離） Ｘ プレス装置(金型含む)が剛体である場合の樹脂の
圧縮距離(Ｘ＝Ｘ0＋Ｘ1） Ｕ1 樹脂が受ける圧縮速度 Ｕ 油圧回路特性から理論的に求まる樹脂の圧縮速度 ｔ 時刻
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１０月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 之人 大阪府高槻市塚原２丁目10番１号 住友化 学工業株式会社内 (72)発明者 北山 威夫 大阪府高槻市塚原２丁目10番１号 住友化 学工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 流動性樹脂をプレス成形法又は射出プレ
ス成形法により成形する際の樹脂の流動挙動のシミュレ
ーションにおいて、前記樹脂が受ける圧縮速度を、油圧
回路特性と、プレス装置側の弾性と、樹脂側のみかけの
弾性と、から逐次算出しつつ、該算出された樹脂が受け
る圧縮速度に基づいて、逐次樹脂の流動挙動の解析を行
うことを特徴としたプレス成形又は射出プレス成形のシ
ミュレーション方法。 - 【請求項２】 前記樹脂が受ける圧縮速度（Ｕ1）は、
少なくともプレス装置が剛体であると仮定した場合に油
圧回路特性から理論的に求まる樹脂の圧縮速度をＵとし
て、プレス装置側のバネ定数をＫ0、樹脂側のバネ定数
をＫ1とすると、プレス圧縮力の微小変化分ｄＦと、プ
レス装置が剛体である場合の樹脂の圧縮距離Ｘの微小変
化分ｄＸ及び樹脂の真の圧縮距離Ｘ1の微小変化分ｄＸ1
とが、 【数１】 の関係であり、ＵとＵ1の関係が 【数２】 の関係であることから算出されたものであることを特徴
とした請求項１記載のプレス成形又は射出プレス成形の
シミュレーション方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25672295A JP3226447B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | プレス成形又は射出プレス成形のシミュレーション方法 |
| AU64443/96A AU700318B2 (en) | 1995-09-08 | 1996-09-05 | Method of simulating resin behavior in press molding |
| CA002184936A CA2184936A1 (en) | 1995-09-08 | 1996-09-06 | Method of simulating resin behavior in press molding |
| US08/708,196 US5756017A (en) | 1995-09-08 | 1996-09-06 | Method of simulating resin behavior in press molding |
| DE69622483T DE69622483T2 (de) | 1995-09-08 | 1996-09-06 | Verfahren zum Simulieren des Verhalten von Harz beim Druckgiessen |
| KR1019960038638A KR970014975A (ko) | 1995-09-08 | 1996-09-06 | 프레스성형에 있어서의 수지의 유동거동의 시뮬레이션 방법 |
| EP96114303A EP0761409B1 (en) | 1995-09-08 | 1996-09-06 | Method of simulating resin behaviour in press molding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25672295A JP3226447B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | プレス成形又は射出プレス成形のシミュレーション方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0976267A true JPH0976267A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3226447B2 JP3226447B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=17296548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25672295A Expired - Fee Related JP3226447B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | プレス成形又は射出プレス成形のシミュレーション方法 |
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|---|---|
| US (1) | US5756017A (ja) |
| EP (1) | EP0761409B1 (ja) |
| JP (1) | JP3226447B2 (ja) |
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| CA (1) | CA2184936A1 (ja) |
| DE (1) | DE69622483T2 (ja) |
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- 1995-09-08 JP JP25672295A patent/JP3226447B2/ja not_active Expired - Fee Related
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