JPH06246807A - 射出成形方法 - Google Patents
射出成形方法Info
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- JPH06246807A JPH06246807A JP6112793A JP6112793A JPH06246807A JP H06246807 A JPH06246807 A JP H06246807A JP 6112793 A JP6112793 A JP 6112793A JP 6112793 A JP6112793 A JP 6112793A JP H06246807 A JPH06246807 A JP H06246807A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 射出によるノズル内の溶融樹脂温度上昇量を
簡単な近似式を演算することによって予測できるように
する。 【構成】 射出速度Vを射出速度設定器11に入力す
る。すると、演算器15は、樹脂特性データベース14
より、溶融樹脂の密度ρ、定圧比熱Cp、粘性係数ηお
よびパワーローモデルのべき指数nのデータを得るとと
もに、ノズル形状データベース13よりノズル流動長さ
Lおよびノズル流量半径Rのデータを得て次式によりノ
ズル内における溶融樹脂温度上昇量ΔTを演算して、こ
れを表示器16に表示する。 ΔT=2・η・Q・L・(3n+1)/(n・π・R4
・ρ・Cp)
簡単な近似式を演算することによって予測できるように
する。 【構成】 射出速度Vを射出速度設定器11に入力す
る。すると、演算器15は、樹脂特性データベース14
より、溶融樹脂の密度ρ、定圧比熱Cp、粘性係数ηお
よびパワーローモデルのべき指数nのデータを得るとと
もに、ノズル形状データベース13よりノズル流動長さ
Lおよびノズル流量半径Rのデータを得て次式によりノ
ズル内における溶融樹脂温度上昇量ΔTを演算して、こ
れを表示器16に表示する。 ΔT=2・η・Q・L・(3n+1)/(n・π・R4
・ρ・Cp)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機のノズル内
での溶融樹脂の温度上昇量を推定することができる射出
成形方法に関するものである。
での溶融樹脂の温度上昇量を推定することができる射出
成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の射出成形方法は、射出装置の加熱
シリンダの温度を所定の設定加熱シリンダ温度に設定し
ておき、これにより樹脂材料を溶融し、溶融樹脂を型締
した金型のキャビティへ射出充填している。
シリンダの温度を所定の設定加熱シリンダ温度に設定し
ておき、これにより樹脂材料を溶融し、溶融樹脂を型締
した金型のキャビティへ射出充填している。
【0003】しかし、前記射出充填時に、加熱シリンダ
の溶融樹脂はノズルの部分でせん断力を受けて発熱する
いわゆるせん断発熱によってその温度が上昇し、前記設
定加熱シリンダ温度にて溶融した溶融樹脂温度よりも1
℃〜30℃程度高温になってしまう。
の溶融樹脂はノズルの部分でせん断力を受けて発熱する
いわゆるせん断発熱によってその温度が上昇し、前記設
定加熱シリンダ温度にて溶融した溶融樹脂温度よりも1
℃〜30℃程度高温になってしまう。
【0004】このせん断発熱による温度上昇量は、射出
速度にほぼ比例して大きくなり、とりわけ、高粘度の超
エンジニアリングプラスチックの場合には、射出速度を
高速に設定するため、前記溶融樹脂のせん断発熱による
温度上昇量が大きくなる。
速度にほぼ比例して大きくなり、とりわけ、高粘度の超
エンジニアリングプラスチックの場合には、射出速度を
高速に設定するため、前記溶融樹脂のせん断発熱による
温度上昇量が大きくなる。
【0005】射出充填時における金型のキャビティへ射
出充填される溶融樹脂の温度が高すぎると、成形品にひ
けやそりが発生するおそれがあるので、これを防止する
ために、従来は次に説明するような射出樹脂発熱量検出
装置が提案されている。
出充填される溶融樹脂の温度が高すぎると、成形品にひ
けやそりが発生するおそれがあるので、これを防止する
ために、従来は次に説明するような射出樹脂発熱量検出
装置が提案されている。
【0006】この装置を簡単に説明すると、ノズルの開
口面積、金型内流路抵抗およびスクリュ速度と、樹脂特
性値により溶融した樹脂の発熱量を演算し、その値をデ
イスプレイにより表示するものである(特公平4−23
893号公報参照)。
口面積、金型内流路抵抗およびスクリュ速度と、樹脂特
性値により溶融した樹脂の発熱量を演算し、その値をデ
イスプレイにより表示するものである(特公平4−23
893号公報参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では、主として金型内のキャビティに流入する樹脂の
発熱量を検出しようとするものであり、(1)樹脂流速
VRと流路前後の差圧の関係式が、 樹脂流速VR=a・ΔP1/n (a,1/n樹脂の種類に
よって決定する定数) のように表わされ、流路前後の差圧(流動抵抗)は、樹
脂流速VRと樹脂の種類によって決定する定数a,1/
nのみによって記述されているが、流動抵抗および樹脂
温度上昇量は、流路長さによっても変化し、流路長さが
長いほど流動抵抗および樹脂温度上昇量は大きくなる。
術では、主として金型内のキャビティに流入する樹脂の
発熱量を検出しようとするものであり、(1)樹脂流速
VRと流路前後の差圧の関係式が、 樹脂流速VR=a・ΔP1/n (a,1/n樹脂の種類に
よって決定する定数) のように表わされ、流路前後の差圧(流動抵抗)は、樹
脂流速VRと樹脂の種類によって決定する定数a,1/
nのみによって記述されているが、流動抵抗および樹脂
温度上昇量は、流路長さによっても変化し、流路長さが
長いほど流動抵抗および樹脂温度上昇量は大きくなる。
【0008】例えば、ロングノズルを装備した場合にお
いては、標準ノズルと比較してノズル内の流路長さが長
いため、同じ射出速度で射出してもノズル内の流動抵抗
値(圧力損失)は大きく、樹脂温度上昇量もより大きく
なる。
いては、標準ノズルと比較してノズル内の流路長さが長
いため、同じ射出速度で射出してもノズル内の流動抵抗
値(圧力損失)は大きく、樹脂温度上昇量もより大きく
なる。
【0009】したがって、射出速度とノズル長さに対応
して変化する樹脂温度上昇量を十分に精度良く推定する
には不十分である。
して変化する樹脂温度上昇量を十分に精度良く推定する
には不十分である。
【0010】(2)通常の射出成形では、金型温度と溶
融樹脂温度は100℃以上異なっている。そのため、溶
融樹脂を金型内に射出すると、溶融樹脂は、金型内で急
激に冷却され、それにともない、溶融樹脂の粘度が急激
に変化し(高くなる)、流動抵抗ΔPも粘度にほぼ比例
して大きくなる。
融樹脂温度は100℃以上異なっている。そのため、溶
融樹脂を金型内に射出すると、溶融樹脂は、金型内で急
激に冷却され、それにともない、溶融樹脂の粘度が急激
に変化し(高くなる)、流動抵抗ΔPも粘度にほぼ比例
して大きくなる。
【0011】すなわち、流動抵抗ΔPは、樹脂温度で大
きく変化する粘度に依存して変化する。
きく変化する粘度に依存して変化する。
【0012】したがって、このように金型内に流入した
溶融樹脂の温度や粘度や他の樹脂物性値が時事刻々変化
する状態では、精度の良い流動抵抗値を求めるために
は、非常に複雑なエネルギー方程式を解く必要があり、
通常それらは、CAEや大型コンピュータを用いてなさ
れており、そのため、前記従来の技術を実現するために
は、演算するための大がかりな装置と樹脂物性データが
必要であり、射出成形機とは別体の大型の制御装置を必
要とする。
溶融樹脂の温度や粘度や他の樹脂物性値が時事刻々変化
する状態では、精度の良い流動抵抗値を求めるために
は、非常に複雑なエネルギー方程式を解く必要があり、
通常それらは、CAEや大型コンピュータを用いてなさ
れており、そのため、前記従来の技術を実現するために
は、演算するための大がかりな装置と樹脂物性データが
必要であり、射出成形機とは別体の大型の制御装置を必
要とする。
【0013】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであって、射出によるノズル内の
溶融樹脂温度上昇量を簡単な近似式を演算することによ
って予測できる射出成形方法を実現することを目的とす
るものである。
に鑑みてなされたものであって、射出によるノズル内の
溶融樹脂温度上昇量を簡単な近似式を演算することによ
って予測できる射出成形方法を実現することを目的とす
るものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の射出成形方法は、射出装置の加熱シリンダ
で樹脂を可塑化して溶融樹脂とし、該溶融樹脂を型締し
た金型のキャビティへ射出充填する射出成形方法におい
て、射出速度Vで射出したときのノズル内における溶融
樹脂温度上昇量ΔTを、次の近似式 ΔT=2・η・Q・L・(3n+1)/(n・π・R4
・ρ・Cp) ここで、ρは溶融樹脂の密度 nはパワーローモデルのべき指数 ηは溶融樹脂の粘性係数 Qは溶融樹脂の流量 Cpは溶融樹脂の定圧比熱 Lはノズルの流動長さ Rはノズル流路半径 を演算することによって予測し、これを表示器に表示す
ることを特徴とするものである。
め、本発明の射出成形方法は、射出装置の加熱シリンダ
で樹脂を可塑化して溶融樹脂とし、該溶融樹脂を型締し
た金型のキャビティへ射出充填する射出成形方法におい
て、射出速度Vで射出したときのノズル内における溶融
樹脂温度上昇量ΔTを、次の近似式 ΔT=2・η・Q・L・(3n+1)/(n・π・R4
・ρ・Cp) ここで、ρは溶融樹脂の密度 nはパワーローモデルのべき指数 ηは溶融樹脂の粘性係数 Qは溶融樹脂の流量 Cpは溶融樹脂の定圧比熱 Lはノズルの流動長さ Rはノズル流路半径 を演算することによって予測し、これを表示器に表示す
ることを特徴とするものである。
【0015】
【作用】簡単な近似式を演算するだけで、射出速度の変
化にともなうノズル内の溶融樹脂温度上昇量を予測し
て、これを表示器に表示することができる。
化にともなうノズル内の溶融樹脂温度上昇量を予測し
て、これを表示器に表示することができる。
【0016】
【実施例】本発明の実施例を図面に基いて説明する。
【0017】図1は、本発明の実施に用いる射出成形機
の説明図である。
の説明図である。
【0018】射出装置1は、インラインスクリュ方式の
ものであって、先端部にノズル4をもつ加熱シリンダ2
と、加熱シリンダ2内に進退および回転自在に配設され
た図示しないスクリュを備え、加熱シリンダ2の外周面
には複数の加熱手段である4個のシリンダヒータ3a〜
3dが取付けられ、ノズル4の外周面にも複数の加熱手
段である2個のノズルヒータ4a,4bが取付けられて
いる。各シリンダヒータ3a〜3dおよび各ノズルヒー
タ4a,4bは、図3に示す制御装置18の加熱シリン
ダ温度コントローラ17により所定の温度に制御される
ように構成されている。
ものであって、先端部にノズル4をもつ加熱シリンダ2
と、加熱シリンダ2内に進退および回転自在に配設され
た図示しないスクリュを備え、加熱シリンダ2の外周面
には複数の加熱手段である4個のシリンダヒータ3a〜
3dが取付けられ、ノズル4の外周面にも複数の加熱手
段である2個のノズルヒータ4a,4bが取付けられて
いる。各シリンダヒータ3a〜3dおよび各ノズルヒー
タ4a,4bは、図3に示す制御装置18の加熱シリン
ダ温度コントローラ17により所定の温度に制御される
ように構成されている。
【0019】型締装置の固定盤5および可動盤7には、
固定側金型6と可動側金型8がそれぞれ取付けられてお
り、型締時にはスプル9が連通したキャビティ10が形
成される。
固定側金型6と可動側金型8がそれぞれ取付けられてお
り、型締時にはスプル9が連通したキャビティ10が形
成される。
【0020】先ず、前記せん断発熱による溶融樹脂の温
度上昇量の算出式について説明する。
度上昇量の算出式について説明する。
【0021】通常の射出成形方法においては、各シリン
ダヒータ3a〜3dおよび各ノズルヒータ4a,4b
は、ほぼ同じ温度に設定される。したがって、加熱シリ
ンダ2内の溶融樹脂が射出されても温度設定の異なる金
型内と違って、ノズル4内での溶融樹脂が急激に冷却さ
れるようなことはなく、ノズル4内では樹脂のせん断発
熱量に応じた溶融樹脂温度の上昇をもたらすと考えても
差し支えない。
ダヒータ3a〜3dおよび各ノズルヒータ4a,4b
は、ほぼ同じ温度に設定される。したがって、加熱シリ
ンダ2内の溶融樹脂が射出されても温度設定の異なる金
型内と違って、ノズル4内での溶融樹脂が急激に冷却さ
れるようなことはなく、ノズル4内では樹脂のせん断発
熱量に応じた溶融樹脂温度の上昇をもたらすと考えても
差し支えない。
【0022】そこで、従来複雑なエネルギー方程式を解
くことで得られた溶融樹脂温度上昇量を以下の簡略式を
解くことで推定することができる。
くことで得られた溶融樹脂温度上昇量を以下の簡略式を
解くことで推定することができる。
【0023】ノズル4の部分における流動圧力損失は次
に説明する近似式により求めることができる。ここで、
図2に示すようにノズル4の流動長さをL、ノズル孔の
直径を2Rとする。
に説明する近似式により求めることができる。ここで、
図2に示すようにノズル4の流動長さをL、ノズル孔の
直径を2Rとする。
【0024】樹脂を純粘性流体と仮定し、粘度とせん断
速度の関係式をパワーローモデルによって表わすと数1
の(1),(2)式となる。
速度の関係式をパワーローモデルによって表わすと数1
の(1),(2)式となる。
【0025】
【数1】
【0026】
【数2】 非ニュートン性を考慮するためにラビノビッチ補正を行
い、樹脂のせん断速度を求めると、数3の(4)式のよ
うになる。
い、樹脂のせん断速度を求めると、数3の(4)式のよ
うになる。
【0027】
【数3】 また、ノズル4の部分の流動圧力損失ΔPは次式で近似
することができる。
することができる。
【0028】 ΔP=2・η・Q・L・(3n+1)/(n・π・R4 )・・・(5) 他方、ノズル4の部分でのエネルギー保存則をベルヌィ
の定理を用いて表わすと次式となる。
の定理を用いて表わすと次式となる。
【0029】 P1 /ρ+V1 2/2=P2 /ρ+V2 2/2+ΔH・・・・・・・(6) ここで、ρ:密度 V1 :入口速度 P1 :入口圧力 V2 :出口速度 P2 :出口圧力 H:圧力損失ヘッド この圧力損失ヘッドがすべて熱エネルギーに変換された
とすると、ノズル4の部分における溶融樹脂温度上昇量
ΔTは次式で表わされる。
とすると、ノズル4の部分における溶融樹脂温度上昇量
ΔTは次式で表わされる。
【0030】 ΔT=ΔH/(ρ・Cp)=ΔP/(ρ・Cp)・・・・・・・(7) ここで、Cp:溶融樹脂の定圧比熱 (7)式に(5)式を代入すると、 ΔT=2・η・Q・L・(3n+1)/(n・π・R4 ・ρ・Cp) ・・・・・・(8) 次に本発明の射出成形方法の一実施例について説明す
る。
る。
【0031】図3に示すように制御装置18は、任意の
射出速度を入力して設定することができる射出速度設定
器11、任意の加熱シリンダ温度を入力して設定するこ
とができる加熱シリンダ温度設定器12、前述した
(8)式を演算することができる演算器15、演算器1
5の出力信号ΔTを表示する表示器16、加熱シリンダ
温度コントローラ17、樹脂特性値を記憶している樹脂
特性データベース14、ノズル形状すなわちノズル流動
長さLおよびノズル流路半径Rを記憶しているノズル形
状データベース13から構成されている。
射出速度を入力して設定することができる射出速度設定
器11、任意の加熱シリンダ温度を入力して設定するこ
とができる加熱シリンダ温度設定器12、前述した
(8)式を演算することができる演算器15、演算器1
5の出力信号ΔTを表示する表示器16、加熱シリンダ
温度コントローラ17、樹脂特性値を記憶している樹脂
特性データベース14、ノズル形状すなわちノズル流動
長さLおよびノズル流路半径Rを記憶しているノズル形
状データベース13から構成されている。
【0032】先ず、使用する樹脂の種類に応じて、予め
基準射出速度Vおよび基準加熱シリンダ温度Tを射出速
度設定器11および加熱シリンダ温度設定器12にそれ
ぞれ設定するとともに、基準射出速度Vおよび基準加熱
シリンダ温度Tによる射出成形を行う。
基準射出速度Vおよび基準加熱シリンダ温度Tを射出速
度設定器11および加熱シリンダ温度設定器12にそれ
ぞれ設定するとともに、基準射出速度Vおよび基準加熱
シリンダ温度Tによる射出成形を行う。
【0033】すると演算器15は、樹脂特性データベー
ス14より、溶融樹脂の密度ρ、定圧比熱Cp、粘性係
数ηおよびパワーローモデルのべき指数nのデータを得
るとともに、ノズル形状データベース13より、ノズル
流動長さLおよびノズル流路半径Rのデータを得て、上
記(8)式の演算を行って、ノズル内の溶融樹脂温度上
昇量ΔTを算出し、これを表示器16へ送って表示す
る。
ス14より、溶融樹脂の密度ρ、定圧比熱Cp、粘性係
数ηおよびパワーローモデルのべき指数nのデータを得
るとともに、ノズル形状データベース13より、ノズル
流動長さLおよびノズル流路半径Rのデータを得て、上
記(8)式の演算を行って、ノズル内の溶融樹脂温度上
昇量ΔTを算出し、これを表示器16へ送って表示す
る。
【0034】このため、実際に金型内に流入する溶融樹
脂温度がどの程度であるか把握することができる。
脂温度がどの程度であるか把握することができる。
【0035】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0036】(1)射出速度の変化にともなうノズル内
の溶融樹脂温度上昇量を予測することにより、金型内へ
の流入溶融樹脂温度を把握することができるため、ノズ
ル部のせん断発熱による樹脂の変色や焼けを起こさない
射出速度あるいはシリンダ温度を見い出すための時間が
短縮できる。
の溶融樹脂温度上昇量を予測することにより、金型内へ
の流入溶融樹脂温度を把握することができるため、ノズ
ル部のせん断発熱による樹脂の変色や焼けを起こさない
射出速度あるいはシリンダ温度を見い出すための時間が
短縮できる。
【0037】(2)簡単な近似式の演算でノズル内の溶
融樹脂温度上昇量を推定できるため、従来例の如く大型
コンピュータなどを必要とせず、制御装置全体が小型化
するため、これを射出成形機に組付けることが可能とな
る。
融樹脂温度上昇量を推定できるため、従来例の如く大型
コンピュータなどを必要とせず、制御装置全体が小型化
するため、これを射出成形機に組付けることが可能とな
る。
【図1】本発明の射出成形方法の実施に使用する射出成
形機の説明図である。
形機の説明図である。
【図2】図1に示す射出成形機の加熱シリンダの先端部
を示す模式断面図である。
を示す模式断面図である。
【図3】図1に示す射出成形機の制御装置のブロック図
である。
である。
1 射出装置 2 加熱シリンダ 3a〜3d シリンダヒータ 4 ノズル 4a,4b ノズルヒータ 5 固定盤 6 固定側金型 7 可動盤 8 可動側金型 9 スプル 10 キャビティ 11 射出速度設定器 12 加熱シリンダ温度設定器 13 ノズル形状データベース 14 樹脂特性データベース 15 演算器 16 表示器 17 加熱シリンダ温度コントローラ 18 制御装置
Claims (1)
- 【請求項1】 射出装置の加熱シリンダで樹脂を可塑化
して溶融樹脂とし、該溶融樹脂を型締した金型のキャビ
ティへ射出充填する射出成形方法において、 射出速度Vで射出したときのノズル内における溶融樹脂
温度上昇量ΔTを、次の近似式 ΔT=2・η・Q・L・(3n+1)/(n・π・R4
・ρ・Cp) ここで、ρは溶融樹脂の密度 nはパワーローモデルのべき指数 ηは溶融樹脂の粘性係数 Qは溶融樹脂の流量 Cpは溶融樹脂の定圧比熱 Lはノズルの流動長さ Rはノズル流路半径 を演算することによって予測し、これを表示器に表示す
ることを特徴とする射出成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112793A JP2622925B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 射出成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112793A JP2622925B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 射出成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06246807A true JPH06246807A (ja) | 1994-09-06 |
| JP2622925B2 JP2622925B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=13162114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6112793A Expired - Lifetime JP2622925B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 射出成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622925B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT501953B1 (de) * | 2005-04-12 | 2008-12-15 | Adcuram Maschb Hholding Gmbh | Verfahren zur bestimmung der schmelzehomogenität innerhalb einer spritzgiessmaschine |
| JP2012153012A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Japan Steel Works Ltd:The | 樹脂の温度制御方法 |
| JP2015066700A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | ファナック株式会社 | 粘度測定機能を有する射出成形機および射出成形機を用いた粘度測定方法 |
| CN109382973A (zh) * | 2017-08-05 | 2019-02-26 | 沈新聚氨酯制品有限公司 | 高压注塑制鞋的方法及装置 |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP6112793A patent/JP2622925B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT501953B1 (de) * | 2005-04-12 | 2008-12-15 | Adcuram Maschb Hholding Gmbh | Verfahren zur bestimmung der schmelzehomogenität innerhalb einer spritzgiessmaschine |
| JP2012153012A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Japan Steel Works Ltd:The | 樹脂の温度制御方法 |
| JP2015066700A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-13 | ファナック株式会社 | 粘度測定機能を有する射出成形機および射出成形機を用いた粘度測定方法 |
| CN109382973A (zh) * | 2017-08-05 | 2019-02-26 | 沈新聚氨酯制品有限公司 | 高压注塑制鞋的方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2622925B2 (ja) | 1997-06-25 |
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