JPH01141019A - 溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法 - Google Patents

溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法

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JPH01141019A
JPH01141019A JP62297855A JP29785587A JPH01141019A JP H01141019 A JPH01141019 A JP H01141019A JP 62297855 A JP62297855 A JP 62297855A JP 29785587 A JP29785587 A JP 29785587A JP H01141019 A JPH01141019 A JP H01141019A
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filling
line
point
molten material
mold
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Shigeru Fujita
滋 藤田
Susumu Harada
進 原田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、樹脂等の溶融材料を金型成形するに際し、
高品質の成形品を得るための溶融材料の最適成形条件を
評価判定する方法に係り、特に所要の溶融材料にJ:る
充填速度の時間的変化の状態を表示して充填速度の適否
を判定並びに評価する方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、樹脂材料ににる射出成形において金型内の樹脂流
動解析(シミュレーシヨン)を行う場合、第3図に示す
ように、成形品の形状モデルを微小要素に分割して、有
限要素法、境界要素法、差分法、FAN法等の数値解析
法を用いて、流体の運動方程式、連続の式およびエネル
ギーの式などを演算する方法が一般に利用されている。
このような金型内での樹脂流動解析方法では、使用する
樹脂の選択と、成形機の運転条件として樹脂温度、金型
温度、充填速度を入力して演算することにより、樹脂の
充填の進行状況(時間)を示す充填パターン(第4図参
照)等がそれぞれ所要の計算によって求められる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前述した従来の樹脂流動解析方法では、
入力条件が適正であっ′だかどうか、さらにもっと適正
な入力条件はないのか、あるいは幾つかの入力条件のう
ちどの条件が最良か等を判定する手段が知られておらず
、従って演算結果の適否の判定は解析結果と実際の成形
との対比を繰返ずことにより得られた経験的ノウハウに
頼らざるを得なかった。
このように、従来の金型内での樹脂流動解析方法は、使
用する樹脂に対して経験的に得られている樹脂温度、金
型温度、充*速度等を入力して、成形品の形状(製品肉
厚、ゲートの位置や個数、ランナの寸法等)の適否を判
定することを主な目的として使用され、成形条件の適否
の評価については試みられていない。
しかるに、このような金型内での樹脂流動解析方法は、
樹脂成形品の設計が完成した段階で、金型を製作する前
にプログラム上での演算により成形の可否、難易を判定
し、その成形品を生産するために要求される条件を求め
ることを目的とするものであり、金型形状に関する適否
(製品肉厚、ゲートの位置や個数、ゲートやラン犬寸法
等)を判定するだけでなく、適正成形条f[範囲や最適
成形条件の算出を行い、最終的には成形機の運転条件を
全で決定することが望まれている。
従って、本発明の目的は、所要の成形金型に対する溶融
材料の流動解析のため、従来の金型充填パターンの等時
間線図を応用して金型に充填される溶融材料の充填流れ
線図を作成し、この充填流れ線図に沿った各等時間線間
の距離から各充填速度を求めることによつて、充填中の
速度の変動状態を表示して充填速度入力の適否を評価判
定する溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法
を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る溶融材料の金型成形における流動解析の評
価方法は、 成形品形状モデルを微小要素に分割し、有限要素法、境
界要素法、差分法、FAN法等を含む数値解析法を使用
して金型内の溶融材料の流動解析を行うシステムにおい
て、金型内への溶融材料の充填工程における全所要時間
を任意の数に分割し、各時間における充填進行状況を等
時間線図として表わし、任意の等時間線上に任意の要素
に対応する点を選択設定し、この設定点より当該等時間
線に対する法線を引くと共に隣接する等時間線と直交す
る直線を引いてこれら法線と直線との2等分線を引き、 次いで前記2等分線と隣接する等時間線との交点を設定
し、この設定点より次の隣接する等時間線に対する2等
分線を引く操作を順次繰返し、 前記各等時間線に対する設定点とこれらを結ぶ前記2等
分線によって充填流れ線図を作成し、 さらに前記充填流れ線図のそれぞれ隣接する等時間線で
区切られた長さを求めると共に各充填速度を演算し、 これらの充填速度の全充填時間に亘る変動状態をディス
プレイ装置にグラフィック表示して適正な充填を行うた
めの充填速度の評価判定を行うことを特徴とする。
前記の流動解析の評価方法において、 前記隣接する等時間線ど直交する直線は、前記任意の要
素に対応する点より当該等時間線に対する法線が隣接す
る等時間線と交わる点を含む要素内の等時間線またはそ
の延長線を起点とすることができる。
この場合、前記充填流れ線図と同一の充填時間軸により
、充填速度の設定入力プロファイルを同時に表示すれば
好適である。
また、前記充填流れ線図と同一の充填時間軸により、充
填流れ線図に沿った全要素の肉厚変化状態を同時に表示
すれば好適である。
さらに、前記充填流れ線図と同一の充h1時間軸により
、充填流れ線図に沿った全要素の固定側および移動側金
型設定温度を同時に表示すれば好適である。
〔作用〕
本発明に係る溶融材料の金型成形における流動解析の評
価方法によれば、金型内への溶融材料の充填進行状況を
表わす等時間線図を利用し、等時間線上の任意の選択設
定点より法線を引くと共に隣接する等時間線と直交する
直線を引いてこれら法線と直線との2等分線を引き、隣
接する等時間線との交点を順次求めて充填流れ線図を作
成することによって、前記等時間線図に対し一定の基準
線を表わすことができ、この充填流れ線図に沿った各等
時間線間の距離から各充II速度を求めて、これらを全
充填時間に亘る各充填速度の変動状態として表示するこ
とにより、適正な充填を行うための充填速度の評価判定
を容易に行うことができる。従って、この場合、隣接す
る等時間線間の各充填速度の変動状態から高速度であれ
ば低速となるように、また低速度であれば高速となるよ
うに、それぞれ充填速度の設定入力プロファイルを決定
することができ、これにより適正な均等充填を達成する
ことができる。
(実施例〕 次に、本発明に係る溶融材料の金型成形における流動解
析の評価方法の実施例につき、添付図面を参照しながら
以下詳細に説明する。
本発明において、所定の成形品の形状モデルについて金
型内の樹脂流動解析を行う手順は、従来のシミュレーシ
ョン法と同じである。
すなわち、第3図に示すように、金型内の樹脂流動解析
を行うため、成形品の形状モデルの要素分割を行い(図
示例では三角形要素を用いているが、四角形要素を用い
る場合もある)、有限要素法を適用する。この成形品の
形状モデルに対し、ゲートの位置と個数を設定し、必要
に応じてランチを設けることにより流動解析のための金
型側形状の設定を完了する。ここで、使用する樹脂を選
定して樹脂物性データを入力した後、樹脂温度、金型温
度、充填速度等の入力条件を入力して、金型に充填され
る樹脂の進行状況を示す充填パターンすなわち等時WJ
線図(第4図参照)の解析に移行する。ここまでの手順
は、従来の金型内の樹脂流動解析と同様である。
そこで、本実施例においては、前述した第3図に示す成
形品形状モデルの要素分割表示図と、第4図に示す充填
パターンとしての等時間線間とを重ね合せることにより
、第1図に示すような充填パターン図を得ることができ
る。第1図において、特性線t1〜t19は充填の順序
を示す等時間線図を表わしている。従って、これら各等
時17XI線t1〜t19の間隔が均等であれば、全体
的に充填速度が変動少なく金型へ樹脂の充填を行うこと
ができる。この充填時間の変動を数値で表示するには、
隣接する2つの等時間線間の距離を求めることにより達
成することができる。
前述した第1図に基づき、本発明においては、まず、任
意に選択した等時間線t。(図示例では第2の等時間線
t2)上の任意の点A  (=A2)を起点として前記
等時間線t3)との交点を8   (=83)とする。
n+1 また、前記A。点を通り前記隣接りる等時間13)との
交点A   (=A3)を求める。
n+1 この2等分線l は、点へ と点B  およn    
 n    n+1 び点Cとそれぞれ交差して形成される三n+1 角形の角度θに対し、そのθ/2の角度を有するもので
あって、wJv/1樹脂の等時間線t。
からt  間の流れの行程を示すものとなる。
n+1 以下、同様の手順に従って、点A  〜点An+1 19に至る第n−19の等時間線tn〜t19に対する
法線’nb”19bと、隣接する等時間線t   −t
19と直交するl11線n÷1 との2等分線IIo−j!t9をそれぞれ接続していく
ことにより、第1図に示すような連続する1本の充填流
れ線図を画くことができる。
なお、Qはゲート位置を示す。
さらに、このようにして得られた充wA流れ線図に基づ
き、充填流れ線と各等時回線との交点A1とA2 、A
2とAa、・・・A18とA19の距離をそれぞれ求め
、これらを等時間線の間隔を設定した時間で割鼻すると
、それぞれ充填速度■。を求めることができる。
このようにして、第1図に示す充填流れ線図のt1〜t
toまでの各充填速度v1〜V19を求めることができ
る。この時の充填速度の設定入力プロファイルはv■で
あり、v工に対する各等時聞線間の充填速度■1〜V1
9の変動状態を示せば、第2図に示すようになる。
第2図から明らかなように、本実施例によれば、全充填
工程をVIで示す−・定速度の設定入力により充填した
場合における速度の変動状態を示したものであり、等時
間分割点9〜17の間において実充填速度が低下してい
ることが示されている。従って、第2図に示す特性線図
から、第2図に破線で示すように、特に前記等時間分割
点9〜17の間の充填速度を増大させるようプログラム
した充填速度特性Vttとすることにより、均等な充填
を行うことが可能となる。
従って、本発明によれば、第2図に示す特性線図を液晶
、CRT、プラズマ、ELなどのディスプレイ装置にグ
ラフィック表示することにより、全平均充填速度■工に
対する各等時間線毎の変動状態を容易に評価判定するこ
とができると共に、これに基づいて均等充填を行うため
の適正なプログラム充填速度v■の設定を簡便に実現す
ることができる。
なお、第2図に示す特性線図においては、充填中の速度
に対して充填速度の設定入力プロファイルVmを同時に
表示する場合を示したが、その他充填流れ線の通過する
各分割された要素(第1図にハツチングで示す一連の要
素領域)に対して、肉厚の変動を表わす肉厚変化状態や
固定側および移動側金型温度の設定状態を同時に表示す
ることが可能であり、これにより成形のための設定内容
の適否をより詳細に判定することができる。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
所要の形状モデルからなる金型内へ溶融樹脂を充填する
場合の流動解析に際し、その充填パターンを示す等時間
線図とこの等時間線図に基づいて求めた充填流れ線図と
によって隣接する等時間線間の充填速度を求めると共に
全充填時間に亘る充填速度の変動状態を求めることがで
き、これにより充填パターンの適否を容易に評価判定す
ることができる。そして、このような隣接する等時間線
間の充填速度の変動状態に基づいて、均等充填を行うた
めの適正なプログラム充填速度の設定も可能となる。
従って、本発明によれば、成形品形状モデルに関する樹
脂の流動解析に際し、高品質の成形品を得るための成形
条件を簡単なグラフィック表示で容易に判定することが
できると共に、この判定結果に基づいて各種の適正な成
形条件の選択を行うことができ、溶融樹脂の金型成形プ
ログラムの作成に資する効果は極めて大きい。
なお、前述した実施例においては、溶融樹脂の金型成形
における流動解析の評価方法について説明したが、本発
明はこの実施例に限定されることなく、樹脂以外の溶融
材料の金型成形、例えばダイカストマシンへの応用も可
能であり、その池水発明の精神を逸脱しない範囲内にお
いて種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る溶融材料の金型成形における流動
解析の評価方法を実施する金型の要素分割とその充填パ
ターンとしての等時間線との関係並びに充填流れ線およ
びこれど対応する分割された要素の一連の領域を示すグ
ラフィック表示図、第2図は本発明方法を実施する充填
速度の特性線図、第3図は成形品の形状モデルを2次元
の微小要素に分割した状態のグライック表示図、第4図
は第3図に示す形状モデルにおける充填パターンの等時
間線図である。 t1〜t19・・・等時間線 A2・・・第2の等時開線上2上の任意の1点l  ・
・・第2の等時間線t2の法線b l  ・・・第3の等時間線t3と直交する直線C j!2・・・2等分線 A3−A19・・・各2等分線と各等時間線との交点 q・・・ゲート位置 ■1〜V19・・・各等11!1間線間の平均充填速度
VI・・・全充填時間に亘る平均充填速度■■・・・均
等充填を行うためのプ1コグラム充填速度 手続補正書(斌) 昭和63年 3月λ3日

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)成形品形状モデルを微小要素に分割し、有限要素
    法、境界要素法、差分法、FAN法等を含む数値解析法
    を使用して金型内の溶融材料の流動解析を行うシステム
    において、 金型内への溶融材料の充填工程における全 所要時間を任意の数に分割し、各時間における充填進行
    状況を等時間線図として表わし、任意の等時間線上に任
    意の要素に対応する 点を選択設定し、この設定点より当該等時間線に対する
    法線を引と共に隣接する等時間線と直交する直線を引い
    てこれら法線と直線との2等分線を引き、 次いで前記2等分線と隣接する等時間線と の交点を設定し、この設定点より次の隣接する等時間線
    に対する2等分線を引く操作を順次繰返し、 前記各等時間線に対する設定点とこれらを 結ぶ前記2等分線によつて充填流れ線図を作成し、 さらに前記充填流れ線図のそれぞれ隣接す る等時間線で区切られた長さを求めると共に各充填速度
    を演算し、 これらの充填速度の全充填時間に亘る変動 状態をディスプレイ装置にグラフィック表示して適正な
    充填を行うための充填速度の評価判定を行うことを特徴
    とする溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の溶融材料の金型成形
    における流動解析の評価方法において、前記隣接する等
    時間線と直交する直線は、 前記任意の要素に対応する点より当該等時間線に対する
    法線が隣接する等時間線と交わる点を含む要素内の等時
    間線またはその延長線を起点とすることを特徴とする溶
    融材料の金型成形における流動解析の評価方法。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項記載の溶融材
    料の金型成形における流動解析の評価方法において、 前記充填流れ線図と同一の充填時間軸によ り、充填速度の設定入力プロファイルを同時に表示して
    なる溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法。
  4. (4)特許請求の範囲1項乃至第3項いずれかに記載の
    溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法におい
    て、 前記充填流れ線図と同一の充填時間軸によ り、充填流れ線図に沿った全要素の肉厚変化状態を同時
    に表示してなる溶融材料の金型成形における流動解析の
    評価方法。
  5. (5)特許請求の範囲第1項乃至第4項いずれかに記載
    の溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法にお
    いて、 前記充填流れ線図と同一の充填時間軸によ り、充填流れ線図に沿つた全要素の固定側および移動側
    金型設定温度を同時に表示してなる溶融材料の金型成形
    における流動解析の評価方法。
JP62297855A 1987-11-27 1987-11-27 溶融材料の金型成形における流動解析の評価方法 Granted JPH01141019A (ja)

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US07/272,792 US5031127A (en) 1987-11-27 1988-11-18 Molten injection-molding method
DE3839907A DE3839907A1 (de) 1987-11-27 1988-11-25 Verfahren zum auswerten der analyse des flusses eines geschmolzenen spritzgiessmaterials
KR1019880015527A KR970000929B1 (ko) 1987-11-27 1988-11-25 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법

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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAE COMPUTER AIDEDENGINEERING FOR INJECYION MOLDING=1983 *
PR MFLINT=1985 *

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