KR970000929B1 - 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법

제1도는 용융재료의 금형성형에 의한 성형품의 형상모델을 2차원의 미소요소로 분할한 상태의 그래픽 표시도.

제2도는 제1도의 표시한 형상모델에서의 충전패턴의 등시간선도.

제3도는 이 발명에 의한 용융재료의 금형형성에 있어서의 유동해석 평가방법의 한 실시예로서, 용융재료의 충전흐름선의 해석방법을 표시하는 그래픽 표시도.

제4도는 제3도에 기준한 해석방법에 따른 금형의 요소분할과 그 충전패턴으로서의 등시간선과의 관계와 충전흐름선 및 이와 대응하는 분할된 요소의 일련의 영역을 표시하는 그래픽 표시도.

제5도는 이 발명 방법을 실시하는 충전속도의 특성선도.

제6도는 이 발명에 의한 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법의 다른 실시예에 의한 금형의 요소분할과 그 충전패턴으로서의 등시간선과의 관계를 표시하는 그래픽 표시도.

제7도는 이 발명에 의한 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법의 또다른 실시예에 의한 금형의 요소분할과 그 충전패턴으로서의 등시간선과의 관계와 충전흐름선 및 이와 대응하는 분할된 요소의 일련의 영역을 표시하는 그래픽 표시도.

제8도는 이 발명에 의한 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법의 별도 실시예에 의한 금형의 요소분할과 그 충전패턴으로서의 등시간선과의 충전흐름선 및 이와 대응하는 분할된 요소의 일련의 영역을 표시하는 그래픽 표시도이다.

이 발명은 수지 등의 용융재료를 금형성형할 때 고품질의 성형품을 얻기 위한 용융재료의 최적성형조건을 평가 판정하는 방법에 관한 것이며, 특히 소요의 용융재료에 의한 충전속도의 시간적 변화상태를 표시하여 충전속도의 적부를 판정 및 평가하는 방법에 관한 것이다.

종래 수지재료에 의한 사출성형에 있어서 금형내의 수지 유동해석(Simuℓation)을 하는 경우, 제1도와 같이 성형품의 형상모델을 미소요소로 분할하여 유한요소법, 경계요소법, 차분법, FAN법의 수치해석법을 사용하여 유체의 운동방정식, 연속식 및 에너지식을 연산하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.

이와 같은 금형내에서의 수지유동해석방법에서는 사용하는 수지의 선택과, 성형기의 운전조건으로서의 수지온도, 금형온도, 충전속도를 입력하여 연산함으로써 수지의 충전진행상황(시간)을 표시하는 충전패턴(제2도 참조) 등이 각각 소요계산에 의하여 구해진다.

그렇지만은 상술한 종래의 수지 유동해석 방법에서는 입력조건의 적성여부, 또한 더욱 적정한 입력조건의 유무 혹은 몇가지 입력조건 중 어떤 조건이 최적인가를 판정하는 수단이 알려지지 않았고, 따라서 연산결과의 적부판정은 해석결과와 실제의 성형과의 대비를 반복함으로써 얻어진 경험적 노하우(know how)에 의존하지 않을 수 없었다.

이와 같은 종래의 금형내에서의 수지유동해석방법은 사용하는 수지에 대하여 경험적으로 얻고 있는 수지온도, 금형온도, 충전속도를 입력하여 성형품의 형상(제품두께, 게이트의 위치나 계수, 러너(runner))의 적부를 판정하는 것을 주목적으로 하여 사용되며 성형조건의 적부평가에 대하여서는 시도되고 있지 않았다.

그런데 이와 같은 금형내에서의 수지유동해석방법은 수지성형품의 실제가 완성된 단계에서 금형을 제작하기 전에 프로그램상에서의 연산에 의하여 성형의 가부, 난이를 판정하고 그 성형품을 생산하기 위하여 요구되는 조건을 구하는 것을 목적으로 하는 것이며, 금형형상에 관한 적부(제품두께, 게이트의 위치나 개수, 게이트나 러너의 치수)를 판정할 뿐만 아니라 적정 성형조건 범위나 최적 성형조건을 산출하고 최종적으로는 성형기의 운전조건을 모두 결정하는 것이 요망되고 있다.

따라서 이 발명의 소요의 금형성형에 대한 용융재료의 유동해석을 위하여 종래의 금형충전 패턴의 등시간선도를 응용하여 금형에 충전되는 용융재료의 각 등시간선간의 거리로부터 각 충전속도를 구함으로써 충전중의 속도 변동상태를 표시하여 충전속도입력의 적부를 평가 판정하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법을 제공하는 데 있다.

이 발명에 의한 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법은 성형품 형상모델을 미소요소로 분할하고 유한 요소법, 경계요소법, 차분법, FAN법을 포함하는 수치해석법을 사용하여 금형내 용융재료의 유동해석을 하는 시스템에 있어서, 금형내로의 용융재료의 충전공정에서의 전 소요시간을 임의의 수로 분할하고 각 시간에 있어서의 충전진행상황을 등시간선도로서 표시하며, 분할된 미소요소와 등시간선의 관계로부터 인접하는 등시간선으로 구획된 거리를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하고, 이들의 충전속도의 전충전시간에 걸친 변동상태를 디스플레이장치에 그래픽 표시하여 적정한 충전을 하기 위한 충전속도의 평가판정을 행하는 것을 특징으로 한다.

상기 평가방법에 있어서, 분할된 미소요소의 임의요소내에 임의점을 선택설정하고, 이 설정점으로부터 대응하는 요소의 등시간선에 대한 법선을 그어서 이 법선과 인접하는 각 요소의 경계선과의 교점을 각각 구하고, 이어서 이들 교점을 포함하는 인접요소에 대하여 각각 대응하는 등시간선에 대한 법선을 그어서 이들 법선과 인접하는 다른 요소간 경계선과의 교점을 구하는 조작을 순차 반복하고, 상기 각 요소의 경계선 상에 설정된 상기 각 법선과의 교점을 각각 연결하는 선에 의해 충전흐름도를 작성하며, 또한 상기 충전흐름선도의 각각 인접하는 등시간선으로 구획된 길이를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하도록 구성할 수가 있다.

이 경우 상기 각 충전속도의 연산을 상기 충전흐름선과 각 등시간선과의 교점을 구하고 인접하는 등시간 선상의 교점을 연결하는 직선거리에 의하여 시행하도록 하면 호적하다.

또 상기 법선과 인접하는 각 요소경계선과의 교점을 구한 후, 다음에 충전흐름선을 작도하여야 할 요소의 등시간선과 상기 경계선이 이루는 각도가 예각인 경우에는, 상기 경계선을 공유하는 2개의 요소에 대해, 각각 등시간선도에 대한 법선을 그어 2개의 법선의 2등분선이 인접하는 다른 요소와의 경계선과 교차되는 점을 구하여도 된다.

또한 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전속도의 설정입력프로파일 또는 충전흐름도에 따른 전요소의 두께변화 상태 혹은 충전흐름도에 따른 전요소의 고정측 및 이동측 금형설정온도를 동시에 표시하도록 하면 호적하다.

대안으로서 상기 평가 방법에 있어서 인접하는 등시간선에 의하여 포위되는 부분의 면적과, 해당 등시간선의 전장(全長)평균치로부터 각각 인접하는 등시간선간의 평균거리를 구하는 동시에 각 평균거리에서 각각 평균충전속도를 연산하도록 구성할 수가 있다.

이 경우 인접하는 등시간선간의 평균충전속도로부터 전충전시간에 걸친 각 평균충전속도의 변동상태를 표시하는 동시에 충전속도의 설정입력 프로파일을 동일시간축에 표시하도록 하면 호적하다.

또 대안으로서 상기 평가방법에 있어서, 임의의 등시간선상에 임의의 요소에 대응하는 점을 선택 설정하고 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋고, 이어서 상기 법선과 인접하는 등시간선과의 교점을 설정하고, 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋고, 이어서 상기 법선과 인접하는 등시간선과의 교점을 설정하고 이설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋는 조작을 순차 반복하며, 상기 각 등시간 선에 대한 설정점과 이들을 연결하는 법선에 의하여 충전흐름선도를 작성하고, 또한 상기 충전흐름선도를 작성하고 , 또한 상기 충전흐름선도를 각각 인접하는 등시간선간의 각 거리를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하도록 구성할 수가 있다.

이 경우, 상기 충전흐름선도와 같은 충전시간축에 의하여 충전속도의 설정입력 프로파일 또는 충전흐름선도에 따른 전요소의 두께변화상태 혹은 충전흐름선도에 따른 전요소의 고정측 및 이동측 금형설정온도를 동시에 표시하도록 하면 호적하다.

또한 대안으로서 상기 평가방법에 있어서, 임의의 등시간선상에 임의의 요소에 대응하는 점을 선택 설정하고, 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋고, 이어서 상기 법선과 인접하는 등시간선의 교점을 설정하고, 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋는 조작을 순차 반복하며, 상기 등시간선에 대한 설정점과 이들을 연결하는 상기 법선에 의하여 충전흐름선도를 작성하고, 또한 상기 충전흐름선도에 각각 인접하는 등시간선간의 각 거리를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하도록 구성할 수가 있다.

이 경우, 상기 충전흐름선도와 같은 충전시간축에 의하여 충전속도의 설정입력 프로파일 또는 충전흐름선도에 따른 전요소의 두께변화상태 혹은 충전흐름선도에 따른 전요소의 고정측 및 이동측 금형설정온도를 동시에 표시하도록 하면 호적하다.

또한 대안으로서 상기 평가방법에 있어서 임의 등시간선상에 임의의 요소에 대응하는 점을 선택 설정하고, 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋는 동시에, 인접하는 등시간선과 직교하는 직선을 그어서 이들 법선과 직선과의 2등분선을 긋고, 이어서 상기 2등분선과 인접하는 등시간선에 대한 2등분선을 긋는 조작을 순차 반복하며, 상기 등시간선에 대한 설정점과 이들을 연결하는 상기 2등분선에 의해 충전 흐름선도를 작성하고, 또한 상기 충전흐름선도에 각각 인접하는 등시간선으로 구획된 길이를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하도록 구성할 수가 있다.

이 경우 상기 인접하는 등시간선과 직교하는 직선은 상기 임의의 요소에 대응하는 점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선이 인접하는 등시간선과 교차되는 점을 포함하는 요소내의 등시간선 또는 그 연장선을 기점으로 할 수가 있다.

그리고 이 경우에도 상기 충전흐름선도와 같은 충전시간측에 의하여 충전속도의 설정입력 프로파일 또는 충전흐름선도에 따른 전요소의 두께변화상태 혹은 충전흐름선도에 따른 전요소의 고정측 및 이동측 금형설정온도를 동시에 표시하도록 하면 호적하다.

이 발명에 의한 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법에 의하면 금형내로의 용융재료의 충전진행상황을 나타내는 등시간선도를 이용하여, 인접하는 각 요소와 등시간선의 관계로부터 충전흐름선도를 작성함으로써, 상기 등시간선도에 대하여 일정 기준선을 나타낼 수 있으며, 이 충전흐름선도에 따른 각 등시간선간의 거리로부터 각 충전속도를 구하여, 이들을 전충전시간에 걸친 각 충전속도의 변동상태로서 표시함으로써 적정한 충전을 하기 위한 충전속도의 평가판정을 용이하게 할 수 있다.

또, 상기 등시간선도를 이용하고 인접하는 등시간선간의 평균거리로부터 평균충전속도를 각각 구하여, 이들을 전충전시간에 걸친 각 평균 충전속도의 변동상태로서 표시함으로서 적정한 균등 충전을 하기 위한 충전속도의 평가판정을 용이하게 할 수 있다.

따라서 이들의 경우 인접하는 등시간선간의 각 충전속도의 변동상태로부터 고속이면 저속이 되도록 하고, 또 저속이면 고속이 되도록 각각 충전속도의 설정입력 프로파일을 결정할 수가 있어 이에 의하여 적정한 균등충전을 달성할 수가 있다.

다음은 이 발명에 의한 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하면서 이하 상세하게 설명한다.

이 발명에서 소정의 성형품 형상모델에 대하여 금형내 수지 유동해석을 시행하는 수순은 종래의 시뮬레이션(simuℓation)법과 같다.

즉 제1도와 같이 금형내 수지유동해석을 하기 위하여 성형품의 형상모델의 요소분할을 하고(도시예에서는 3각형 요소를 사용하고 있지만 4각형 요소를 사용하는 경우도 있다) 유한요소법을 적용한다.

이 성형품의 형상모델에 의하여, 게이트의 위치나 개수를 설정하고 필요에 따라 러너를 설치함으로써 유동해석을 위한 금형측 형상의 설정을 완료한다.

여기서, 사용하는 수지를 선정하여 수지물성 데이터를 입력한 후, 수지온도, 금형온도, 충전속도의 성형조건을 입력하여 금형에 충전되는 수지의 진행상황을 표시하는 충전패턴 즉 등시간선도(제2도 참조)의 해석으로 이행한다.

여기까지의 수순은 종래의 금형내의 수지유동해석과 같다.

실시예 1

이 실시예에 있어서는 상술한 제1도에 표시하는 성형품 형상모델의 요소분할 표시도와, 제2도에 표시하는 충전패턴으로서의 등시간선도를 중합함으로써 데3도와 같은 충전패턴도를 얻을 수가 있다.

제3도에서 특성선 t₁~t₁₉는 충전순서를 표시하는 등시간선도를 나타내고 있다. 따라서 이들 각 등시간선 t₁~t₁₉의 간격이 균등하면은 전체적으로 충전속도의 변동을 적게 하여 금형으로의 수지충전을 시행할 수 있다.

이 충전시간의 변동을 수치로 표시하는 데는, 인접하는 2개의 등시간선간의 거리를 구함으로써 달성할 수가 있다.

상술한 제3도에 기준하면 이 발명에 있어서는 우성 성형품 형상모델의 분할된 요소중에서 임의의 요소 En을 선택하고, 이 요소 En 내에 임의의 점 0을 설정한다.

이 설정점 0을 지나 이 요소 En과 대응하는 등시간선 t₁₉에 대한 법선 ℓ₁을 긋고, 이 법선 ℓ₁이 상기 요소 En와 인접하는 요소 En-1, En+1와의 경계선과 교차하는 교점 A, B를 구한다.

다음 상기 교점 B를 기점으로 하여 요소 En+1에 대하여 등시간선 t₁₉에 대한 법선 ℓ₁을 긋고, 이 법선 ℓ이 인접하는 요소 En+1과 요소 En+1이 인접하는 다름 요소 En+2와의 경계선과 교차하는 교점 c를 구한다.

또 상기 교점 A를 기점으로 하여 요소 En-1에 대하여 등시간선 t₁₈에 대한 법선 ℓ₁을 긋고, 이 법선 이 인접하는 요소 En-1과 En-1이 인접하는 다른 요소 En-2와의 경계선과 교차하는 점 D를 구한다.

이하 똑같이 하여 인접하는 요소와 대응하는 등시간선에 대한 법선을 긋고, 각각 요소간 경계선상의 교점 E, F, G, H, I, J, K를 순차 구할 수가 있다.

그런데 이 실시예에서 인접하는 요소 E_K와 E_K-1의 경계선상에 구해진 교점k를 기점으로 하여 이에 대응하는 등시간선에 t₁₁에 대한 법선을 긋는 경우, 요소 E_K-1의 등시간선 t₁₈에 대한 법선은 ℓ₁이 되고 법선을 요소 E_K-1내로 긋지 못하게 된다.

이와 같은 경우에는 점 K로부터 상기 법선 ℓ₁과 요소 E_K의 의 법선 ℓ₂을 각각 긋는 동시에 이들 법선간의 2등분선 ℓ₁를 긋고, 이 2등분선 ℓ₁이 어느 인접하는 요소의 경계선과 교차하는 점 ℓ을 구하도록 한다.

그리고 이와 같은 수순을 밟는 것이 필요하게 되는 것은 상술한 교점 K와 같이 작도하려고 하는 인접요소에 대응하는 등시간선이 경계선에 대하여 90° 미만의 각도로 교차하고 있는 경우이다.

즉, 이 경우는 점 K를 기점으로 하는 법선이 각각 인접하는 한쪽의 요소축의 등시간선을 기준으로 한 경우, 각각 다른쪽의 요소 내에 긋게 되는 2줄의 법선이 성립하는 것이 되므로, 이들 법선의 2등분선에 의하여 평균화하는 것이다.

이하 상술한 수순에 따라 인접하는 요소의 경계선에 설정되는 교점(P₁-P₂₆)을 각각 직선으로 접속해감으로써 제4도와 같은 연속하는 한줄의 충전흐름선도를 그릴수가 있다.

그리고 g는 게이트위치를 표시한다.

또한 이와 같이 하여 얻어진 충전흐름선도는 등시간선에 의하여 구획된 길이를 구하고, 이들을 등시간선의 간격을 설정한 시간으로 나누면 각각 충전속도 Vn를 구할 수가 있다.

또 각각의 충전속도는 충전흐름선과 각 등시간선 t₁~t₁₉와의 교점 A1,A2,…,A19을 구하고(제4도 참조), 그리고 이들의 교점 A1과 A2,A3,…A18과 A19의 거리를 각각 구함으로써 연산할 수가 있다.

이와 같이 하여 제4도에 표시하는 충전흐름선도의 t₁~t₁₉까지의 각 충전속도 V1-V19를 구할 수가 있다.

이때의 충전속도의 설정입력 프로파일은 V₁이며 V₁에 대한 각 등시간선간의 충전속도 V1-V19의 변동상태를 표시하면 제5도와 같다.

제5도에서 명백한 바와 같이, 이 실시예에 의하면 전충전공정을 V₁으로 표시하는 일정 속도의 설정입력에 의하여 충전한 경우의 속도변동상태를 표시한 것이며, 등시간 분할점(9-17) 사이에서 실충전속도가 저하하고 있는 것이 표시되어 있다.

따라서 제5도에 표시하는 특성도로부터 제5에 파선으로 표시한 바와 같이 특히 상기 등시간분할점(9-17) 사이의 충전속도를 증대시키도록 프로그램한 충전속도 특성 V₁으로 함으로써 균등한 충전을 행하는 것이 가능하게 된다.

따라서 이 발명에 의하면 제5도에 표시하는 특성선도를 액정, CRT, 플라즈마, Eℓ을 포함하는 디스플레이장치에 그래픽 표시함으로써 전평균 충전속도 V₁에 대한 각 등시간선마다의 변동상태를 용이하게 평가 판정할 수가 있는 동시에 이에 기준하여 균등충전을 하기 위한 적정한 프로그램 충전속도 V₁의 설정을 간편하게 실현할 수가 있다.

그리고 제5도에 표시하는 특성선도에서는 충전 중의 속도에 대하여 충전속도의 설정입력 프로파일 V₁을 동시에 표시하는 경우를 표시하고 있지만, 기타 충전흐름선의 통과하는 각 분할된 요소(제4도는 해칭(hatching)으로 표시하는 일련의 요소영역)에 대하여 두께의 변동을 나타내는 두께변화상태나 고정측 및 이동측 금형온도의 설정상태를 동시에 표시하는 것이 가능하며, 이에 의하여 성형을 위한 설정내용의 적부를 보다 상세하게 판정할 수가 있다.

실시예 2

이 실시예에 있어서는, 상술한 제1도에 표시하는 성형품 형상모델의 요소분할 표시도와, 제2도에 표시하는 충전패턴으로서의 등시간선도를 중합함으로써 제6도와 같은 충전패턴도를 얻을 수가 있다.

제6도에서, 특성선 t1-t19는 충전의 순서를 표시하는 등시간선도를 표시하고 있다.

따라서 이들 각 등시간선 t1-t19의 간격이 균등하면은, 전체적으로 충전속도의 변동을 적게 하여 금형으로의 수지충전을 할 수가 있다.

이 충전시간의 변동을 수치로 표시하는 데는 인접하는 2개의 등시간격의 평균치 즉 평균거리를 구함으로써 달성할 수가 있다.

예를 들면 인접하는 임의의 등시간선 tn(=t2), tn+1(t3)에 의하여 포위된 부분의 면적 Sn(=S3)과, 각 등시간선 Tn, Tn+1의 전장의 평균치 Tn(tn+t tn+1/2)를 연산한다.

따라서 이들의 연산치 Sn 과 Tn으로부터 Sn/Tn를 구함으로써 등시간선 tn과 tn+1간의 평균거리를 산출할 수가 있다.

이와 같이 하여 얻은 평균거리를 tn과 tn+1간의 시간으로 나누면은, 이 사이의 평균충전속도 Vn을 구할 수가 있다.

이와 같이 하여 제6도에 표시하는 특성선도 t1-t19까지의 각 평균속도 V₁-V₁₉를 구할 수가 있다. 이 때의 충전속도의 설정입력 프로파일은 V₁이며 V₁에 대한 각 등시간선간의 평균충전속도 V₁-V₁₉의 변동상태를 표시하면 상기 실시예 1와 마찬가지로 제5도와 같이 된다.

따라서 이 실시예에 있어서는 상기 실시예 1과 같이 제5도에 표시하는 특성선도로부터 충전속도 특성 V₁에 의하여 균등한 충전을 할 수가 있는 동시에 상기 특성선도를 그래픽 표시함으로써 전 평균충전속도 V₁에 대한 각 등시간선마다 변동상태를 용이하게 평가 판정할 수가 있으며, 또한 이에 기준하여 균등충전하기 위한 적당한 프로그램 충전속도 V₁의 설정을 간편하게 실현할 수가 있다.

실시예 3

이 실시예에 있어서는 상술한 제1도에 표시한 성형품 형상모델의 요소분할표시도와 제2도에 표시한 충전패턴으로서의 등시간선도를 중합함으로써 제7도와 같은 충전패턴도를 얻을 수가 있다.

제7도에서 특성선 t1-t19는 충전의 순서를 표시하는 등시간선도를 나타내고 있다.

따라서 이들의 각 등시간선 t1-t19의 간격이 균등하면은, 전체적으로 충전속도의 변동을 적게 하여 금형으로의 수지충전을 할 수가 있다.

이 충전시간의 변동을 수치로 표시하는 데는 인접하는 2개의 등시간선간의 거리를 구함으로써 달성할 수가 있다.

상술한 제7도에 기준하여, 이 발명에 있어서는 먼저 수지를 충전하는 게이트 위치 g를 기점으로 하여 제1등시간선 t1상에 임의의 점 A를 선택하여 상기 위치 g와 점 A간을 선으로 연결한다.

다음에 상기 점 A를 기점으로 하여 제1등시간선 t1에 대한 법선 ℓ₁을 긋고, 이때 제2의 등시간선 t2와의 교점을 B로 한다.

그리고 상기 점 B를 기점으로 하여 제2의 등시간선 t2에 대한 법선 ℓ₂을 긋고 이때 제3등시간선 t3과의 교점을 C로 한다.

이와 같은 수순에 따라 점 C-S에 이르는 제 3-19의 등시간선 t3-t19에 대한 법선 ℓ₃-ℓ₁₉를 각각 접속해감으로써 제7도와 같은 연속하는 한줄의 충전흐름도를 그릴 수가 있다.

또한 이와 같이 하여 얻어진 충전흐름선도에 기준하여 충전흐름선과 각 등시간선의 교점 A와 B, B와 C,…,R과 S의 거리를 각각 구하고 이들을 등시간선의 간격을 설정한 시간으로 나누면은 각각 충전속도 Vn를 구할 수가 있다.

이와 같이 하여 제7도에 표시하는 충전흐름선도의 t1-t19까지의 각 충전속도 V₁-V₁₉를 구할 수가 있다.

이때의 충전속도의 설정입력 프로파일은 V₁이며 V₁에 대한 각 등시간선간의 충전속도 V1-V19의 변동상태를 표시하면 상기 실시예 1과 마찬가지로 제5도와 같다.

따라서 이 실시예에서도 상기 실시예1과 마찬가지로, 제5도에 표시한 특성선도에서 충전속도특성 V₁에 의하여 균등한 충전을 할 수 있는 동시에 상기 특성선도를 그래픽 표시함으로써 전평균충전속도 V₁에 대한 각 등시간선마다 변동상태를 용이하게 평가 판정할 수가 있으며 또한 이에 기준하여 균등충전을 하기 위한 적정한 프로그램 충전속도 V₁의 설정을 간편하게 실현할 수가 있다.

또 실시예에 있어서는 충전 중의 속도에 대하여 충전속도의 설정입력 프로파일 V₁을 동시에 표시하는 경우뿐만 아니라 기타 충전흐름선이 통과하는 각 분할된 요소(제7도에 해칭(hatching)으로 표시하는 일련의 요소영역)에 대하여 두께의 변동을 나타내는 두께변화상태나 고정측 및 이동측 금형온도의 설정상태를 동시에 표시하는 것이 가능하다.

실시예 4

이 실시예에 있어서는, 상술한 제1도에 표시하는 성형품 형상모델의 요소분할 표시도와 제2도에 표시하는 충전패턴으로서의 등시간선도를 중합함으로써 제8도와 같은 충전패턴을 얻을 수가 있다.

제8도에서 특성선 t1-t19는 충전의 순서를 표시하는 등시간선도를 표시하고 있다.

따라서, 이들 각 등시간선 t1-t19의 간격을 균등하면 전체적으로 충전속도의 변동을 적게하여 금형으로의 수지충전을 할 수가 있다.

이 충전시간의 변동을 수치로 표시하는데는 인접한 2개의 등시간선간의 거리를 구함으로써 달성할 수가 있다.

상술한 제8도에 기준하여, 이 발명에 있어서는 먼저 임의로 선택한 등시간선 tn(도시예에서는 제2의 등시간선 (t2) 상의 임의의 점 An(A=2)를 기점으로 하여 상기 등시간선 tn(=t2)에 대한 법선 ℓnb(=ℓ2b)를 긋고 이때 인접하는 등시간선 tn+1(=t3)와의 교점을 Bn+1(=B3)로 한다.

또 상기 An점을 지나 상기 인접하는 등시간선 tn+1(=t3)과 직교하는 직선 ℓnc(=ℓ2c)의 교점을 Cn+1(=C3)로 한다.

여기서 ∠Bn+1, An, Cn+1(∠B3,A2,C3)의 2등분선 ℓn(=ℓ2)과의 An+1(=A3)를 구한다.

이 2등선 ℓn는 점 An과 점 Bn+1 및 점 Cn+1과 각각 교차하여 형성되는 3각형의 각도 θ에 대하여 그 θ/2의 각도를 갖는 것으로, 용융수지의 등시간선 tn에서 tn+1간의 흐름공정을 표시하는 것이 된다.

이하 같은 수순에 따라 점 An+1~점 A19에 이르는 제 n-19의 등시간선 tn-t19에 대한 법선 ℓnb-ℓ19b와 인접하는 등시간선 tn+1~t19와 직교하는 직선과의 2등분선 ℓn~ℓ19를 각각 접속해감으로써 제8도와 같은 연속하는 한줄의 충전흐름선도를 그릴 수가 있다.

그리고 g는 게이트 위치를 표시한다.

또한 이와 같이 하여 얻어진 충전흐름선도에 기준하여 충전흐름선과 각 등시간선과의 교점 A1과 A2, A2와 A3,…,A18과 A19의 거리를 각각 구하고, 이들을 등시간선의 간격을 설정한 시간으로 나누면은 각각 충전속도 Vn을 구할 수가 있다.

이와 같이 하여 제8도와 같은 충전흐름선도의 t1-t19까지의 각 충전속도 V1-V19를 구할 수가 있다.

이 때의 충전속도의 설정입력 프로파일은 V₁이며 V₁에 대한 각 등시간선간의 충전속도 V1-V19의 변동상태를 표시하면 상기 실시예 1과 같이 제5도에 표시한 바와 같게 된다.

따라서 이 실시예에서는 상기 실시예 1과 같이 제5도에 표시하는 특성선도에서 충전선도에서 충전속도 특성 V₁에 의하여 균등한 충전을 할 수 있는 동시에 상기 특성선도를 그래픽 표시함으로써 전평균충전속도 V₁에 대한 각 등시간선마다 변동상태를 용이하게 평가 판정할 수가 있으며, 또한 이에 기준하여 균등충전을 하기 위한 적정한 프로그램 충전속도 V1의 설정을 간편하게 실현할 수가 있다.

또 이 실시예에서도 충전 중의 속도에 대하여 충전속도의 설정입력 프로파일 V1을 동시에 표시하는 경우뿐만 아니라. 기타 충전흐름선의 통과하는 각 분할된 요소(제8도에 해칭되는 표시한 일련의 요소영역)에 대하여 두께의 변동을 나타내는 두께변화상태나 고정측 및 이동측 금형온도의 설정상태를 동시에 표시하는 것이 가능하다.

상술한 실시예에서 명백한 바와 같이 이 발명에 의하면은 소요의 형상모델로 되는 금형내로 용융수지를 충전하는 경우의 유동해석 시, 이 충전패턴을 표시하는 등시간선도와 이 등시간선도에 기준하여 구한 충전흐름 선도에 의하여 인접하는 등시간선간의 충전속도를 구하는 동시에 전충전시간에 걸친 충전속도의 변동상태를 구할 수가 있으며, 이에 의하여 충전 패턴의 적부를 용이하게 평가 판정할 수가 있다.

또 상기 충전패턴을 표시하는 등시간선도에 기준하여 인접하는 등시간선간의 평균충전속도를 구하는 동시에 전충전시간에 걸친 충전속도의 변동상태를 구할 수가 있으며, 이에 의하여 충전패턴의 적부를 평가 판정할 수가 있다.

그리고 이와 같은 등시간선산의 충전속도의 변동상태에 기준하여 균등충전을 위한 적정한 프로그램 충전속도의 설정도 가능하게 된다.

따라서 이 발명에 의하면 성형품 형상모델에 관한 수지의 유동해석을 할 때 고품질의 성형품을 얻기 위한 성형조건을 간단한 그래픽 표시로 용이하게 판정할 수가 있는 동시에 이 판정결과에 기준하여 각종의 적정한 성형조건을 선택할 수가 있으며, 용융수지의 금형성형 프로그램작성에 이바지하는 효과는 대단히 크다.

그리고, 상술한 실시예에서는 용융수지의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법에 관하여 설명하였지만, 이 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니고 수지 이외의 용융재료의 금형성형 예를 들면, 다이캐스기(die casting)로의 응용도 가능하며 기타 이 발명의 정신을 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지 설계변경을 할 수 있음은 물론이다.

Claims (18)

1. 성형품 형상모델을 미소요소로 분할하고, 유한요소법, 경계요소법, 차분법, FAN법을 포함하는 수치해석법을 사용하여 금형내 용융재료의 유동해석을 하는 시스템에 있어서, 금형내로의 용융재료의 충전공정에서의 전 소요시간을 임의의 수로 분할하여 각 시간에 있어서의 충전진행상황을 등시간선도로서 표시하고, 분할된 미소요소와 등시간선의 관계로부터 인접하는 등시간선으로 구획된 거리를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하며, 이들의 충전속도의 전충전시간에 걸친 변동상태를 디스플레이장치에 그래픽 표시하여 적정한 충전을 하기 위한 충전속도의 평가판정을 하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
2. 제1항에 있어서, 분할된 미소요소의 임의의 요소내에 임의의 점을 선택 설정하고, 이 설정점으로부터 대응하는 요소의 등시간선에 대한 법선을 긋고, 이 법선과 인접하는 각 요소의 경계선과의 교점을 각각 구하며 이어서 이들 교점을 포함하는 인접요소에 대하여 각각 대응하는 등시간선에 대한 법선을 그어서 이들 법선과 인접하는 다른 요소간의 경계선과의 교점을 구하는 조작을 순차 반복하고, 상기 각 요소의 경계선상에 설정된 상기 각 법선과의 교점을 각각 연결하는 선에 의하여 충전흐름선도를 작성하며, 그리고 상기 충전흐름선도의 각각 인접하는 등시간선으로 구획된 길이를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 각 충전속도의 연산을 상기 충전흐름선과 각 등시간선과의 교점을 구하고 인접하는 등시간선상의 교점을 연결하는 직선거리에 의하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 법선과 인접하는 각 요소경계선과의 교점을 구한 후 다음 충전흐름선을 작도하여야 할 요소의 등시간선과 상기 경계선이 이루는 각도가 예각인 경우에는, 상기 경계선을 공유하는 2개의 요소에 대하여 각각 등시간선에 대한 법선을 긋고, 2개의 법선의 2등분선이 인접하는 타요소와의 경계선과 교차하는 점을 구하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전속도의 설정입력 프로파일을 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전흐름선도에 따른 전요소의 두께변화상태를 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전흐름선도에 따른 전요소의 고정측 및 이동측 금형설정온도를 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
8. 제1항에 있어서, 인접하는 등시간선에 의하여 포위되는 부분의 면적과, 해당 등시간선의 전장의 평균치로부터 각각 인접하는 등시간선간의 평균거리를 구하는 동시에 각 평균거리로부터 각각 평균충전속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
9. 제8항에 있어서, 인접하는 등시간선간의 평균충전속도로부터 전충전시간에 걸친 각 평균충전속도의 변동상태를 표시하는 동시에 충전속도의 설정입력 프로파일을 동일 시간축에 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
10. 제1항에 있어서, 임의의 등시간선상에 임의 요소에 대응하는 점을 선택 설정하고, 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋고, 이어서 상기 법선과 인접하는 등시간선과의 교점을 설정하여, 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋는 조작을 순차 반복하고, 상기 각 등시간선에 대한 설정점과 이들을 연결하는 법선에 의하여 충전흐름선도를 작성하며, 그리고 상기 충전흐름선도의 각각 인접하는 등시간선간의 각 거리를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간 축에 의하여, 충전속도의 설정입력 프로파일을 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전흐름선도에 따른 전요소의 두께변화상태를 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전흐름선도에 따른 전요소의 고정측 및 이동측 금형설정 온도를 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
14. 제1항에 있어서, 임의의 등시간선상에 임의의 요소에 대응하는 점을 선택 설정하고, 이 설정점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선을 긋는 동시에 인접하는 등시간선과 직교하는 직선을 긋고, 이들 법선과 직선과의 2등분선을 그으며, 이어서 상기 2등분선과 인접하는 등시간선과의 교점을 설정하고, 이 설정점으로부터 다음의 인접하는 등시간선에 대한 2등분선을 긋는 조작을 순차 반복하며, 상기 각 등시간선에 대한 설정점과 이들을 연결하는 상기 2등분선에 의하여 충전흐름선도를 작성하고, 그리고 충전흐름선의 각각 인접하는 등시간선으로 구획된 길이를 구하는 동시에 각 충전속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 인접하는 등시간선(等時間線, Equitime ℓine)과 직교하는 직선은, 상기 임의의 요소에 대응하는 점으로부터 해당 등시간선에 대한 법선이 인접하는 등시간선과 교차하는 점을 포함하는 요소내의 등시간선 또는 그 연장선을 기점으로 하는 것을 특징으로 하는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석과 표시방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전속도의 설정입력 프로파일을 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
17. 제14항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전흐름선도에 따른 전요소의 두께변화상태를 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 충전흐름선도와 동일한 충전시간축에 의하여 충전흐름선도에 따른 전요소의 고정측 및 이동측 금형설정온도를 동시에 표시하여서 되는 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법.

Images