JPH11105040A - 金型設計方法 - Google Patents

金型設計方法

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JPH11105040A
JPH11105040A JP26994897A JP26994897A JPH11105040A JP H11105040 A JPH11105040 A JP H11105040A JP 26994897 A JP26994897 A JP 26994897A JP 26994897 A JP26994897 A JP 26994897A JP H11105040 A JPH11105040 A JP H11105040A
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JP
Japan
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mold
model
release
gradient
resistance
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JP26994897A
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English (en)
Inventor
Hideo Kurihara
英雄 栗原
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Canon Inc
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Canon Inc
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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
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3835Designing moulds, e.g. using CAD-CAM

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形金型を設計する際に、3次元の成形
品モデルデータに相当する成形品モデルと3次元の金型
モデルデータに相当する金型モデルを用いることによ
り、実際の成形試行を行わずに適正な金型面を設定する
ことができる金型設計方法を提供すること。 【解決手段】 金型モデルM2から成形品モデルM1を
離型させたときの離型抵抗力を演算し、その離型抵抗力
が所定の基準抵抗力を超えたときに、その離型抵抗力が
基準抵抗力以下となるまで、金型モデルM2の金型面の
勾配と金型面状態を変更し、その離型抵抗力が基準抵抗
力以下となったときの金型面の勾配と金型面状態を金型
の設計値とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形品の金型
設計において、離型に影響する金型面を最適に設定する
ことができる金型設計方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、射出金型の設計を行う際には、
離型性を考慮し、金型の離型方向に対して勾配を設けて
いる。設計上は、離型方向に接触している全部の金型面
に対し、一律の勾配面と標準的な面状態を設定すること
が工数的に良い。しかしながら、離型が困難と思われる
部分も当然あり、そのような部分に関しては、図面など
を見ながら勘と経験に頼りながらの試行錯誤により、離
型方向に対しての勾配やその勾配面の面状態(例えば、
凹凸状態)を決めている。特に、成形品が金型から離型
する過程における成形品と金型面との接触の変化に伴う
離型抵抗を考慮して、勾配や面状態を決定するには相当
な経験と勘が必要とされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ように、経験と勘に頼って金型面の勾配や面状態を決定
した場合には、実際に成形した時に、思った以上に離型
性が悪くて、成形品が離型不良を起こすケースも発生す
る。その場合には、勾配や面状態を変更しては離型状況
を確認するというプロセスを繰り返す必要があり、最終
的に良品が取れるまでに多大な時間が掛かるという問題
があった。
【0004】本発明の目的は、射出成形金型を設計する
際に、3次元の成形品モデルデータに相当する成形品モ
デルと3次元の金型モデルデータに相当する金型モデル
を用いることにより、実際の成形試行を行わずに適正な
金型面を設定することができる金型設計方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の金型設計方法
は、3次元の成形品モデルデータと、それに対応する3
次元の金型モデルデータとを用い、前記金型モデルデー
タに相当する金型モデルから、前記成形品モデルデータ
に相当する成形品モデルを離型させたときの離型抵抗力
を演算し、前記離型抵抗力が所定の基準抵抗力を超えた
ときに、前記離型抵抗力が前記基準抵抗力以下になるま
で、前記金型モデルの金型面の勾配と金型面状態の少な
くとも一方を段階的に変更し、前記離型抵抗力が前記基
準抵抗力以下となったときにおける前記金型モデルの金
型面の勾配と金型面状態を金型の設計値とすることを特
徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。
【0007】本例では、成形品の3次元形状モデルデー
タM1(図3参照)に対して、射出成形シミュレーショ
ンにおける充填・保圧・冷却を順次行い、後述するよう
に、金型モデルM2(図4参照)の型開き後の離型開始
時点における成形品モデルM1の各面毎に生じる変形量
と変形方向を求める。また、成形品が金型から抜ける方
向である離型方向に関しては、金型の駒部分の設計の時
に確定している。
【0008】図1,図2は、金型の設計方法を説明する
ためのフローチャートである。
【0009】まずは、離型方向に対する金型面の勾配と
金型面状態の初期値をキー入力、もしくはデータベース
の標準値から入力する(ステップS1)。次に、離型過
程における成形品が金型面から受ける反力を求めるため
に、図4のように、成形品の3次元形状モデルデータ
(成形品モデルM1)に基づいて設計された金型モデル
データ(金型モデルM2)上にて、成形品モデルM1を
離型方向に一定距離だけスライドさせる(ステップS
2)。成形品モデルM1と金型モデルM2から、矢印A
の離型方向に対して平行、もしくはそれに近い状態にあ
る金型モデルM2の金型面と接する成形品モデルM1の
接触面1,2,3,4を求め、その各々の接触面1,
2,3,4の表面積を求める(ステップS3)。次に、
金型モデルM2上にて、成形品モデルM1を離型方向に
一定距離スライドさせた時におけるモデルM1,M2の
接触面を求める。そして、成形品モデルM1の各面1,
2,3,4が金型モデルM2により拘束を受けた時の応
力分布を求め、その応力分布に基づいて、離型過程にて
金型モデルM2が受ける反力を求める(ステップS
4)。図5は、接触面2の単位面積毎における変形量と
変形方向を求めて、ベクトルを用いて表示した場合の例
である。また、このような変形量と変形方向のデータ
は、上記のような射出成形シミュレーションなどによる
解析で求める他、予め類似形状もしくは同一形状の成形
品の実験的な成形結果から求めることもできる。図6
は、そのような実験結果から求めた接触面1,2,3,
4の単位面積毎の変形量と変形方向の格納データの一例
を示す。
【0010】ステップS4で求められた反力と、金型モ
デルM2の金型面の勾配および金型面状態に基づいて、
接触面1,2,3,4の単位面積毎に生じる離型抵抗値
を演算し、それらの値が予め決められている離型抵抗判
定値以内であれば、離型性に問題無しと判定してステッ
プS6からステップS16(図2参照)に進み、ステッ
プS1において求めた離型方向に対する金型面の勾配と
金型面状態の値をそのまま設計値として確定する。その
後、成形品モデルM1をさらに一定距離だけ離型方向に
スライドさせたときの離型抵抗を判定すべく、ステップ
S17から先のステップS2に戻る。このような一定距
離ずつの成形品モデルM1のスライドが完了したとき
は、ステップS17からステップS18に進み、各スラ
イド位置において確定した反力、勾配、面状態を記憶し
て表示する。その表示例を図9に示す。
【0011】一方、ステップS5において、ステップS
4で求められた成形品モデルM1の接触面1,2,3,
4の単位面積毎に生じる離型抵抗値のいずれかが予め決
められている離型抵抗判定値を超えた時は、該当する接
触面を3次元形状モデルデータ上で表示する(ステップ
S6)。そして、このステップS6において離型抵抗判
定値を超える面として表示される接触面を含め、離型方
向に対する金型面の勾配の変更を行う(ステップS
7)。そのときの金型面の勾配の変更値は、例えば、予
め定められている標準勾配値のデータベースなどのデー
タファイルから求めたり、もしくはオペレータから与え
る。
【0012】次に、ステップS7において勾配値を変更
した金型面に対応する成形品側の形状が成りたつか否か
のチェックを行う。例えば、図7の斜面部分、つまり接
触面2の下側部分が離型抵抗判定値を超える面である場
合には、その面2の離型抵抗値を下げる一つの方法とし
て、離型方向に対する金型面の勾配値を大きくすること
が考えられる。仮りに、その面2を含む形状部Pの根元
部分の厚みa(図8参照)を固定にして、離型方向に対
する金型面の勾配値を大きめに変更した場合には、形状
部Pの先端部bの肉厚が薄くなりすぎて、成形品の製品
機能上に問題が発生してしまう。そこで、変更した離型
方向に対する金型面の勾配値が製品機能上の問題、例え
ば、肉厚が薄くなりすぎるなどの問題を生じる値になっ
ているか否かを判定し(ステップS8)、そのような製
品機能上の問題を生じる場合には、再び製品機能上の問
題が生じなくなるまで、勾配値を変更し直す。
【0013】そして、ステップS8において製品機能上
問題なしと判定されたときの金型面の勾配値での離型抵
抗を再度求める(ステップS9)。その再度計算された
単位面積毎の離型抵抗値が予め決められている離型抵抗
判定値以内であれば、離型性に問題なしと判定する(ス
テップS10)。同様にして、ステップS6で離型抵抗
判定値を超える面として成形品の全ての面について、再
度計算された単位面積毎の離型抵抗値が離型抵抗判定値
以内であれば離型性に問題なしと判定する(ステップS
10)。そして、成形品の全ての面について離型性に問
題なしと判定したときは、ステップS10からステップ
S16に進み、ステップS7において求めた離型方向に
対する金型面の勾配と、ステップS1において求めた金
型面状態の値をそのまま設計値として確定する。
【0014】一方、ステップS10において、ステップ
S9で求められた成形品の面単位毎の離型抵抗値のいず
れかが予め決められている離型抵抗判定値を超える時
は、該当する成形品の面を3次元形状モデルデータ上で
表示する(ステップS11)。このステップS11にお
いて表示される成形品の面、つまり離型抵抗判定値を超
える面に対して、金型面状態の変更を行う(ステップS
12)。そのときの金型面状態の変更値は、例えば、予
め定められている標準金型面状態値のデータベースなど
のデータファイルから求めたり、もしくはオペレータか
ら与える。
【0015】その後、ステップS9において求めた製品
機能上問題の無い金型面の勾配値と、ステップS12で
求めた金型面状態の値と、金型設計時に確定される離型
方向と、離型開始時点における成形品の各面の単位要素
毎に生じる変形量と変形方向から再度計算を行い、変更
された面状態での離型抵抗を求める(ステップS1
3)。そして、ステップS11で離型抵抗判定値を超え
る面として表示されている成形品の面に対して、ステッ
プS13にて再度計算された成形品の面単位毎の離型抵
抗値が予め決められている離型抵抗判定値以内か否かを
判定し(ステップS14)、すべての成形品の面に対し
て離型抵抗判定値以内であれば離型性に問題なしと判定
してステップS16(図2参照)に進み、ステップS9
において求めた離型方向に対する金型面の勾配と、ステ
ップS12において求めた金型面状態の値をそのまま設
計値として確定する。
【0016】一方、ステップS14において、離型抵抗
値が予め決められている離型抵抗判定値を超える面があ
る時は、該当する成形品の面を3次元形状モデルデータ
上で表示し、形状の見直しを求める(ステップS1
5)。
【0017】以上、離型方向に対する最適な金型面の勾
配と最適な金型面状態を求める手順の一例について説明
したが、例えば、先に最適な金型面状態を決めてから、
離型方向に対する最適な金型面の勾配値を決めるなど、
算出順序を変えてもよい。また、各処理ステップにおい
て行う反力算出は離型開始時の値を用いたが、離型過程
での成形品が受ける変形方向と変形量を、その離型過程
毎に射出成形シミュレーションを繰り返して求めること
によっても、同様に適正な勾配と面状態を決めることが
できる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
3次元の成形品モデルデータに相当する成形品モデルと
3次元の金型モデルデータに相当する金型モデルが接触
する面の離型力を算出することにより、金型面の離型方
向に対する勾配と金型面状態の適正値を求めることがで
き、しかも、実際の成形試行を行う従来の場合に比べて
簡単に求められることができるため、製品の開発期間の
短縮と成形試行回数を減らしてコスト削減を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金型設計方法を実施する手順を示すフ
ローチャートである。
【図2】本発明の金型設計方法を実施する手順を示すフ
ローチャートである。
【図3】本発明を適用した成形品モデルの斜視図であ
る。
【図4】本発明を適用した金型モデルと成形品モデルの
位置関係を説明するための斜視図である。
【図5】図3の成形品モデルの単位面積毎に生じる変形
量と変形方向をベクトルで示した場合の説明図である。
【図6】図3の成形品モデルの変形量と変形方向の変形
ベクトルデータの説明図である。
【図7】図3の成形品モデルの離型性が悪い接触面を説
明するための斜視図である。
【図8】図4の金型モデルの金型面の勾配変更により成
形品が機能的に不具合を生じる場合の説明図である。
【図9】図4の金型モデルの設計値の表示例の説明図で
ある。
【符号の説明】
1,2,3,4 接触面 M1 形成品モデル M2 金型モデル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3次元の成形品モデルデータと、それに
    対応する3次元の金型モデルデータとを用い、 前記金型モデルデータに相当する金型モデルから、前記
    成形品モデルデータに相当する成形品モデルを離型させ
    たときの離型抵抗力を演算し、 前記離型抵抗力が所定の基準抵抗力を超えたときに、前
    記離型抵抗力が前記基準抵抗力以下になるまで、前記金
    型モデルの金型面の勾配と金型面状態の少なくとも一方
    を段階的に変更し、 前記離型抵抗力が前記基準抵抗力以下となったときにお
    ける前記金型モデルの金型面の勾配と金型面状態を金型
    の設計値とすることを特徴とする金型設計方法。
  2. 【請求項2】 前記離型抵抗力を前記成形品モデルの接
    触面毎に演算し、 前記接触面毎に関し、前記離型抵抗力が前記基準抵抗力
    を超えたときに、前記離型抵抗力が前記基準抵抗力以下
    となるまで、前記金型モデルの金型面の勾配と金型面状
    態の少なくとも一方を段階的に変更し、 前記接触面毎に関し、前記離型抵抗力が前記基準抵抗力
    以下となったときにおける前記金型モデルの金型面の勾
    配と金型面状態を金型の設計値とすることを特徴とする
    請求項1に記載の金型設計方法。
  3. 【請求項3】 前記金型モデルから前記成形品モデルを
    離型させたときに該成形品モデルが受ける変形量と変形
    方向から、前記金型モデルの拘束による前記成形品モデ
    ルの応力分布を求め、 前記応力分布から前記金型モデルの金型面に生じる反力
    を求め、 前記反力と前記金型モデルの金型面の勾配および金型面
    状態から前記離型抵抗力を求めることを特徴とする請求
    項1または2に記載の金型設計方法。
  4. 【請求項4】 前記金型モデルから前記成形品モデルを
    複数回に分けて所定量ずつ離型させ、 前記複数回の離型毎において、前記離型抵抗力を演算
    し、 前記複数回の離型毎において、前記離型抵抗力が前記基
    準抵抗力を超えたときに、前記離型抵抗力が前記基準抵
    抗力以下となるまで、前記金型モデルの金型面の勾配と
    金型面状態の少なくとも一方を段階的に変更し、 前記複数回の離型毎において、前記離型抵抗力が前記基
    準抵抗力以下となったときにおける前記金型モデルの金
    型面の勾配と金型面状態を金型の設計値とすることを特
    徴とする請求項1から3のいずれかに記載の金型設計方
    法。
  5. 【請求項5】 前記金型モデルの金型面の勾配と金型面
    状態の一方を変更しても前記離型抵抗力が前記基準抵抗
    力以下とならなかったときに、前記金型モデルの金型面
    の勾配と金型面状態の他方を変更することを特徴とする
    請求項1から4のいずれかに記載の金型設計方法。
  6. 【請求項6】 前記離型抵抗力が前記基準抵抗力以下と
    なり、かつ前記成形品モデルが製品機能上問題なしと判
    定したときにおける前記金型モデルの金型面の勾配と金
    型面状態を金型の設計値とすることを特徴とする請求項
    1から5のいずれかに記載の金型設計方法。
JP26994897A 1997-10-02 1997-10-02 金型設計方法 Pending JPH11105040A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180047378A (ko) * 2016-10-31 2018-05-10 현대자동차주식회사 차량용 내장재 및 그 성형 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180047378A (ko) * 2016-10-31 2018-05-10 현대자동차주식회사 차량용 내장재 및 그 성형 방법
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