JPH10128817A - 成形品の変形シミュレーション方法及び最適モデル決定方法 - Google Patents
成形品の変形シミュレーション方法及び最適モデル決定方法Info
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- JPH10128817A JPH10128817A JP8285709A JP28570996A JPH10128817A JP H10128817 A JPH10128817 A JP H10128817A JP 8285709 A JP8285709 A JP 8285709A JP 28570996 A JP28570996 A JP 28570996A JP H10128817 A JPH10128817 A JP H10128817A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/7693—Measuring, controlling or regulating using rheological models of the material in the mould, e.g. finite elements method
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シミュレーションを短時間で行うことができ
るものとする。 【解決手段】 座標データとして入力された成形品のモ
デルに対して、該入力モデルを平面部や曲面部や角部等
の代表的構成要素に分割する。各構成要素毎にその変形
量を求め、次いで変形量を付加した構成要素を組み合わ
せて変形後のモデルを求めて該モデルを表示する。分割
数を少なくすることで計算時間の短縮を図るとともに、
特徴的な形状を有する代表的な構成要素に分割すること
で各要素の形状による変形特性を加味したシミュレーシ
ョンを行う。
るものとする。 【解決手段】 座標データとして入力された成形品のモ
デルに対して、該入力モデルを平面部や曲面部や角部等
の代表的構成要素に分割する。各構成要素毎にその変形
量を求め、次いで変形量を付加した構成要素を組み合わ
せて変形後のモデルを求めて該モデルを表示する。分割
数を少なくすることで計算時間の短縮を図るとともに、
特徴的な形状を有する代表的な構成要素に分割すること
で各要素の形状による変形特性を加味したシミュレーシ
ョンを行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は成形品に生ずる変形
をシミュレートするシミュレーション方法とこれを用い
た成形品の最適モデル決定方法に関するものである。
をシミュレートするシミュレーション方法とこれを用い
た成形品の最適モデル決定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】射出成形品においては、金型の固定側及
び可動側の温度差などによる成形品断面内の温度分布の
ばらつきや、成形圧力及び冷却のアンバランスによる成
形品上の収縮率分布の違い、樹脂の流動挙動や充填剤な
どの配向による収縮率の異方性といったことが原因で反
りが生じて変形する。
び可動側の温度差などによる成形品断面内の温度分布の
ばらつきや、成形圧力及び冷却のアンバランスによる成
形品上の収縮率分布の違い、樹脂の流動挙動や充填剤な
どの配向による収縮率の異方性といったことが原因で反
りが生じて変形する。
【0003】このために成形品の形状決定や成形条件の
設定に際しては、成形品の変形シミュレーションを行っ
て、成形条件や成形品の形状の見直しなどを行うことで
最適モデルを決定するのが通常である。そして従来にお
いては市販の射出成形解析システムを利用して反り変形
の予測を行っていたのであるが、上記の射出成型解析シ
ステムは、成形品モデル(金型モデル)を有限要素に分
割して図17から明らかなように流動解析と保圧解析と
冷却解析とを順に行って成形品にかかる圧力や各部の温
度、密度分布などをシミュレートすることで反りや収縮
の発生の有無をみるものであった。
設定に際しては、成形品の変形シミュレーションを行っ
て、成形条件や成形品の形状の見直しなどを行うことで
最適モデルを決定するのが通常である。そして従来にお
いては市販の射出成形解析システムを利用して反り変形
の予測を行っていたのであるが、上記の射出成型解析シ
ステムは、成形品モデル(金型モデル)を有限要素に分
割して図17から明らかなように流動解析と保圧解析と
冷却解析とを順に行って成形品にかかる圧力や各部の温
度、密度分布などをシミュレートすることで反りや収縮
の発生の有無をみるものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここにおいて、有限要
素に分割して流動解析と保圧解析と冷却解析とを行う
と、解析結果を得るまでに時間がかかるものとなってい
る。これは、反りや収縮による変形があった時には成形
条件を変更したり(図17中の(I))、さらにはモデ
ル形状の変更を行ったり(図17中の(II))を繰り
返すことになることを考えると、該シミュレーションを
利用して最適形状決定に至るまでに多くの時間と手間を
費やさなくてはならないことになる。
素に分割して流動解析と保圧解析と冷却解析とを行う
と、解析結果を得るまでに時間がかかるものとなってい
る。これは、反りや収縮による変形があった時には成形
条件を変更したり(図17中の(I))、さらにはモデ
ル形状の変更を行ったり(図17中の(II))を繰り
返すことになることを考えると、該シミュレーションを
利用して最適形状決定に至るまでに多くの時間と手間を
費やさなくてはならないことになる。
【0005】また、上記解析システムでの反りや収縮の
発生があった場合の表示は、たとえば図16に示すよう
に変形シミュレーション後のモデルSMが全体として当
初のモデルOMからどのように変形したかを元形状から
の変位量で示すだけであったことから、どの部分の変形
が原因で全体として変形してしまったのかを、つまりは
反り変形の発生原因となっている箇所を特定することが
できず、これに伴って対策すべき箇所を特定することが
できず、この点も最適形状決定に至るまでの時間と手間
を増大させる理由となっている。
発生があった場合の表示は、たとえば図16に示すよう
に変形シミュレーション後のモデルSMが全体として当
初のモデルOMからどのように変形したかを元形状から
の変位量で示すだけであったことから、どの部分の変形
が原因で全体として変形してしまったのかを、つまりは
反り変形の発生原因となっている箇所を特定することが
できず、これに伴って対策すべき箇所を特定することが
できず、この点も最適形状決定に至るまでの時間と手間
を増大させる理由となっている。
【0006】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その第1の目的とするところはシミュレーショ
ンを短時間で行うことができる成形品の変形シミュレー
ション方法を提供するにあり、他の目的とするところは
変形の原因となっている箇所の特定を容易に行うことが
できる成形品の変形シミュレーション方法を提供するに
あり、更に他の目的とするところは最適モデルの決定を
短時間で行うことができる成形品の最適モデル決定方法
を提供するにある。
であり、その第1の目的とするところはシミュレーショ
ンを短時間で行うことができる成形品の変形シミュレー
ション方法を提供するにあり、他の目的とするところは
変形の原因となっている箇所の特定を容易に行うことが
できる成形品の変形シミュレーション方法を提供するに
あり、更に他の目的とするところは最適モデルの決定を
短時間で行うことができる成形品の最適モデル決定方法
を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る成
形品の変形シミュレーション方法は、座標データとして
入力された成形品のモデルに対して、該入力モデルを平
面部や曲面部や角部等の代表的構成要素に分割した後、
各構成要素毎にその変形量を求め、次いで変形量を付加
した構成要素を組み合わせて変形後のモデルを求めて該
モデルを表示することに特徴を有している。
形品の変形シミュレーション方法は、座標データとして
入力された成形品のモデルに対して、該入力モデルを平
面部や曲面部や角部等の代表的構成要素に分割した後、
各構成要素毎にその変形量を求め、次いで変形量を付加
した構成要素を組み合わせて変形後のモデルを求めて該
モデルを表示することに特徴を有している。
【0008】有限要素に分割して解析を行う場合、分割
数に応じて計算時間がかかるために分割数を少なくする
ことで計算時間の短縮を図ることができるわけである
が、変形パターンは成形条件以外に各成形品の形状に依
存していることから、少ない数で分割するにあたり、特
徴的な形状を有する代表的な構成要素に分割することで
各要素の形状による変形特性を加味したシミュレーショ
ンを行えるようにしたものである。
数に応じて計算時間がかかるために分割数を少なくする
ことで計算時間の短縮を図ることができるわけである
が、変形パターンは成形条件以外に各成形品の形状に依
存していることから、少ない数で分割するにあたり、特
徴的な形状を有する代表的な構成要素に分割することで
各要素の形状による変形特性を加味したシミュレーショ
ンを行えるようにしたものである。
【0009】入力される座標データとしては、シェルデ
ータについては各有限要素の肉厚を属性としたものを用
いることが好ましい。各要素に対する肉厚を入力する手
間を省略することができる。入力モデルを代表的構成要
素に分割するにあたっては、モデルの外面に格子点を割
り振って連続する3点以上の格子点間の角度を基に分割
を行うことで、複雑な形状を持つ入力モデルであっても
単純な構成要素に分割することが容易となる。
ータについては各有限要素の肉厚を属性としたものを用
いることが好ましい。各要素に対する肉厚を入力する手
間を省略することができる。入力モデルを代表的構成要
素に分割するにあたっては、モデルの外面に格子点を割
り振って連続する3点以上の格子点間の角度を基に分割
を行うことで、複雑な形状を持つ入力モデルであっても
単純な構成要素に分割することが容易となる。
【0010】入力モデルを代表的構成要素に分割するに
あたっては、座標データとして予め構成要素毎にグルー
プ化したCADのデータを用いるとともに該CADデー
タにおけるグループ化データを基に分割を行ってもよ
い。この場合にも、複雑な形状を持つ入力モデルを単純
な構成要素に分割することが容易となる。各構成要素毎
の変形量を求めるにあたっては、各構成要素毎の解析を
その時点で行ってもよいが、予め求めておいた代表的構
成要素についての変形量データを基に変形量を求めるこ
とで、変形量を迅速に求めることができる。
あたっては、座標データとして予め構成要素毎にグルー
プ化したCADのデータを用いるとともに該CADデー
タにおけるグループ化データを基に分割を行ってもよ
い。この場合にも、複雑な形状を持つ入力モデルを単純
な構成要素に分割することが容易となる。各構成要素毎
の変形量を求めるにあたっては、各構成要素毎の解析を
その時点で行ってもよいが、予め求めておいた代表的構
成要素についての変形量データを基に変形量を求めるこ
とで、変形量を迅速に求めることができる。
【0011】この時の変形量データには、配向性も含め
て求めたものを用いると、さらに的確な変形シミュレー
ションを行うことができる。また変形量データは、実成
形品の変形量の実測から求めたものであっても、構成要
素の反り解析によって求めたものであってもよい。変形
量を付加した構成要素を組み合わせるにあたっては、各
構成要素の組み合わせ部分上に2点以上の基準点を設定
して、これら基準点が一致するように構成要素を組み合
わせることで組み合わせを簡単に行うことができ、この
時、各構成要素をある一定の弾性率を持った弾性体と仮
定し、組み合わせる構成要素間での力の釣り合いと弾性
エネルギーの総和が最小となる変形を構成要素に与えて
組み合わせを行うと、変形の有無にかかわらず組み合わ
せを簡便に行うことができる。
て求めたものを用いると、さらに的確な変形シミュレー
ションを行うことができる。また変形量データは、実成
形品の変形量の実測から求めたものであっても、構成要
素の反り解析によって求めたものであってもよい。変形
量を付加した構成要素を組み合わせるにあたっては、各
構成要素の組み合わせ部分上に2点以上の基準点を設定
して、これら基準点が一致するように構成要素を組み合
わせることで組み合わせを簡単に行うことができ、この
時、各構成要素をある一定の弾性率を持った弾性体と仮
定し、組み合わせる構成要素間での力の釣り合いと弾性
エネルギーの総和が最小となる変形を構成要素に与えて
組み合わせを行うと、変形の有無にかかわらず組み合わ
せを簡便に行うことができる。
【0012】変形後のモデルを表示するにあたっては、
全体の変形に影響を及ぼす変形箇所の呈示を行うことが
好ましい。対策を施すべき箇所の把握を簡単に且つ確実
に行うことができる。特に全体の変形に対する影響度を
変形箇所の色分けにて呈示すれば、より明瞭に対策を施
すべき箇所を把握することができる。また変形の種類を
区別して呈示すれば、対策方法の示唆を得られることに
なる。
全体の変形に影響を及ぼす変形箇所の呈示を行うことが
好ましい。対策を施すべき箇所の把握を簡単に且つ確実
に行うことができる。特に全体の変形に対する影響度を
変形箇所の色分けにて呈示すれば、より明瞭に対策を施
すべき箇所を把握することができる。また変形の種類を
区別して呈示すれば、対策方法の示唆を得られることに
なる。
【0013】そして本発明に係る成形品の上記シミュレ
ーション方法を用いた最適モデル決定方法は、上記シミ
ュレーションを行って、容認できない変形がある場合、
変形に影響を与えている構成要素の肉厚や形状を変えた
構成要素で入力モデルを再構成して再度上記シミュレー
ションを行うことを繰り返すことに特徴を有している。
最適モデルの決定に至るまでの時間を大きく短縮するこ
とができる。
ーション方法を用いた最適モデル決定方法は、上記シミ
ュレーションを行って、容認できない変形がある場合、
変形に影響を与えている構成要素の肉厚や形状を変えた
構成要素で入力モデルを再構成して再度上記シミュレー
ションを行うことを繰り返すことに特徴を有している。
最適モデルの決定に至るまでの時間を大きく短縮するこ
とができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の成形品の変形シミュレー
ション方法及び最適モデル決定方法の手順を図1に示
す。ここでは次の手順で変形のシミュレーションを行っ
ている。すなわち、ステップAにおいて座標データとし
て入力された成形品のモデルに対して、ステップBに示
すように入力モデルを平面部や曲面部や角部等の代表的
構成要素に分割することを行う。そしてステップCにお
いて各構成要素毎にその変形量を求め、変形量を付加し
た構成要素を組み合わせて変形後のモデルを求める。こ
の変形後のモデルはステップDにおいて上記入力モデル
と重ね合わせて表示する。
ション方法及び最適モデル決定方法の手順を図1に示
す。ここでは次の手順で変形のシミュレーションを行っ
ている。すなわち、ステップAにおいて座標データとし
て入力された成形品のモデルに対して、ステップBに示
すように入力モデルを平面部や曲面部や角部等の代表的
構成要素に分割することを行う。そしてステップCにお
いて各構成要素毎にその変形量を求め、変形量を付加し
た構成要素を組み合わせて変形後のモデルを求める。こ
の変形後のモデルはステップDにおいて上記入力モデル
と重ね合わせて表示する。
【0015】次に各ステップについて説明する。まず成
形品モデルの座標データは、成形品モデルの作成のため
のCADデータから生成して入力モデルとすればよい。
この時、図5に示すようなシェルデータについては、壁
Aの外面と内面、壁Bの外面と内面とにわけて、面デー
タを生成してこの面データをもとに変形シミュレーショ
ンを行うことになるが、従来、該面データを有限要素分
割した後に肉厚入力を行っていたのに対して、面データ
の生成時に各面の肉厚を計算して例えばA:2mm,
B:3mmといった肉厚データを属性として作成し、有
限要素分割した際に肉厚も同時入力できるようにしてお
くとよい。
形品モデルの座標データは、成形品モデルの作成のため
のCADデータから生成して入力モデルとすればよい。
この時、図5に示すようなシェルデータについては、壁
Aの外面と内面、壁Bの外面と内面とにわけて、面デー
タを生成してこの面データをもとに変形シミュレーショ
ンを行うことになるが、従来、該面データを有限要素分
割した後に肉厚入力を行っていたのに対して、面データ
の生成時に各面の肉厚を計算して例えばA:2mm,
B:3mmといった肉厚データを属性として作成し、有
限要素分割した際に肉厚も同時入力できるようにしてお
くとよい。
【0016】図6に示すモデルOMでこの点についてさ
らに説明すると、各面に対して内面・外面の対応関係を
求め、図7に示すようにモデルOMの外面Aに格子点を
割り振って各格子点から内面までの距離(t1,t2,…)
を計算し、 面A 座標1,1 肉厚1.5 面A 座標1,2 肉厚2.1 面A 座標1,3 肉厚1.6 面A 座標2,1 肉厚1.7 といった形態で格子点位置と距離のデータファイルを作
成するのである。各要素に対する肉厚を入力する手間を
省略することができる。
らに説明すると、各面に対して内面・外面の対応関係を
求め、図7に示すようにモデルOMの外面Aに格子点を
割り振って各格子点から内面までの距離(t1,t2,…)
を計算し、 面A 座標1,1 肉厚1.5 面A 座標1,2 肉厚2.1 面A 座標1,3 肉厚1.6 面A 座標2,1 肉厚1.7 といった形態で格子点位置と距離のデータファイルを作
成するのである。各要素に対する肉厚を入力する手間を
省略することができる。
【0017】次に入力モデルの分割にあたっては、有限
要素で分割する場合よりも少ない数で分割するにあた
り、変形パターンは成形条件以外に各成形品の形状に依
存することに着目し、特徴的な形状を有する代表的な構
成要素に分割する。たとえば構成要素として平面部Fと
曲面部Cと角部Kを設定し、図2(a)(b)に示すように分
割する。図2(c)は角部Kの一例を示しているが、図2
(d)に示すような2つの平面部Fに分割することはしな
い。角部Kでの変形特性を残すためである。
要素で分割する場合よりも少ない数で分割するにあた
り、変形パターンは成形条件以外に各成形品の形状に依
存することに着目し、特徴的な形状を有する代表的な構
成要素に分割する。たとえば構成要素として平面部Fと
曲面部Cと角部Kを設定し、図2(a)(b)に示すように分
割する。図2(c)は角部Kの一例を示しているが、図2
(d)に示すような2つの平面部Fに分割することはしな
い。角部Kでの変形特性を残すためである。
【0018】このような分割にあたっては、平面部Fと
曲面部Cと角部Kとを判別して分割しなくてはならない
わけであるが、これは例えば図8に示すように、モデル
OMの外面に格子点を割り振って連続する3点以上の格
子点間の角度αを順に求めていき、該角度αが急変した
時はその前後いくつかの格子点を含めて角部Kであると
し、角度αがほぼ180°で一定である時にその部分を
平面部Fであるとし、角度αがたとえば90°〜180
°といった角度の範囲でほぼ一定値の値を保つ時、ある
いは上記範囲内で徐々に変化する時、その部分を曲面部
Cであるとするのである。
曲面部Cと角部Kとを判別して分割しなくてはならない
わけであるが、これは例えば図8に示すように、モデル
OMの外面に格子点を割り振って連続する3点以上の格
子点間の角度αを順に求めていき、該角度αが急変した
時はその前後いくつかの格子点を含めて角部Kであると
し、角度αがほぼ180°で一定である時にその部分を
平面部Fであるとし、角度αがたとえば90°〜180
°といった角度の範囲でほぼ一定値の値を保つ時、ある
いは上記範囲内で徐々に変化する時、その部分を曲面部
Cであるとするのである。
【0019】このほか、入力データとするCADデータ
の作成時に予め成形品モデルを各要素毎にグループ化し
ておき、このグループ化データを基に分割を行ってもよ
い。図9に示す成形品モデルOMについてのグループ化
は、たとえば面番号を用いて行えばよく、この場合、グ
ループG1は面S1,S2,S3,S4、グループG2
は面S1,S5,S7,S9、グループG3は面S6,
S2,S3,S7で構成されるとしたデータをグループ
化データとする。グループ化データで示された各グルー
プに分けることで分割を行うことから、構成要素への分
割をオペレータの経験上の知識を含めたものとして行う
ことができる。
の作成時に予め成形品モデルを各要素毎にグループ化し
ておき、このグループ化データを基に分割を行ってもよ
い。図9に示す成形品モデルOMについてのグループ化
は、たとえば面番号を用いて行えばよく、この場合、グ
ループG1は面S1,S2,S3,S4、グループG2
は面S1,S5,S7,S9、グループG3は面S6,
S2,S3,S7で構成されるとしたデータをグループ
化データとする。グループ化データで示された各グルー
プに分けることで分割を行うことから、構成要素への分
割をオペレータの経験上の知識を含めたものとして行う
ことができる。
【0020】成形品モデルOMを各構成要素に分割した
ならば、各構成要素毎の変形量を求める演算を行う。こ
の時、各構成要素毎の解析を前記従来例と同様のシステ
ムで行ってもよく、構成要素は単純化された形態となっ
ているために有限要素に分割しての解析もさほど計算時
間がかからないが、予め求めておいた代表的構成要素に
ついての変形量データを基に変形量を求めることで更に
変形量を求める演算に要する時間を短縮することができ
る。この場合、変形量データは、たとえば図10に示す
ような各構成要素毎に、変形前(成形品モデル)の寸法
と変形後の寸法との比から関数として求めたものを好適
に用いることができる。つまり、図10(a)に示す構成
要素において、変形前の高さをL1、幅をL2、厚みを
tとし、変形によって夫々L1’,L2’,t’となる
場合、 L1’=F(L1,L2,t)=αL1+βL2+γt L2’=G(L1,L2,t) t’=H(L1,L2,t) となることから、F,G,Hを変形量データとしておく
のである。このようにすることで、変形量データの基に
なった構成要素と、シミュレーションしようとする成形
品モデルの構成要素との大きさの違いを考慮した変形量
を求めることができる。
ならば、各構成要素毎の変形量を求める演算を行う。こ
の時、各構成要素毎の解析を前記従来例と同様のシステ
ムで行ってもよく、構成要素は単純化された形態となっ
ているために有限要素に分割しての解析もさほど計算時
間がかからないが、予め求めておいた代表的構成要素に
ついての変形量データを基に変形量を求めることで更に
変形量を求める演算に要する時間を短縮することができ
る。この場合、変形量データは、たとえば図10に示す
ような各構成要素毎に、変形前(成形品モデル)の寸法
と変形後の寸法との比から関数として求めたものを好適
に用いることができる。つまり、図10(a)に示す構成
要素において、変形前の高さをL1、幅をL2、厚みを
tとし、変形によって夫々L1’,L2’,t’となる
場合、 L1’=F(L1,L2,t)=αL1+βL2+γt L2’=G(L1,L2,t) t’=H(L1,L2,t) となることから、F,G,Hを変形量データとしておく
のである。このようにすることで、変形量データの基に
なった構成要素と、シミュレーションしようとする成形
品モデルの構成要素との大きさの違いを考慮した変形量
を求めることができる。
【0021】変形量データの作成は、ある成形モデルと
その実成形品の実測データとから求めればよい。成形品
の成形に用いる成形用樹脂及び同じ成形条件で成形した
試験片1を図11に示すように格子状に分割し、各分割
モデルに対して三次元測定器やレーザ変位センサー等を
用いて形状測定を行って、変形量データを求めるのであ
る。この時、肉厚の異なる試験片1を成形して各肉厚毎
に変形量データを求めておくのが好ましい。いずれにし
ても、計算による誤差がないために信頼性のある変形量
データのデータベースを作成することができる。
その実成形品の実測データとから求めればよい。成形品
の成形に用いる成形用樹脂及び同じ成形条件で成形した
試験片1を図11に示すように格子状に分割し、各分割
モデルに対して三次元測定器やレーザ変位センサー等を
用いて形状測定を行って、変形量データを求めるのであ
る。この時、肉厚の異なる試験片1を成形して各肉厚毎
に変形量データを求めておくのが好ましい。いずれにし
ても、計算による誤差がないために信頼性のある変形量
データのデータベースを作成することができる。
【0022】このほか、図12に示すように、各構成要
素の変形量を反り解析によって求めてモデル形状と変形
量との関係をデータベース化することで変形量データを
作成してもよい。この場合は様々な肉厚をもつ構成要素
の変形量データを、成形実験を必要とすることなく得る
ことができる。また変形量データの作成にあたっては、
その構成要素の形状だけでなく、配向性を考慮したもの
としておくのが望ましい。形状だけでは変形を評価でき
ない成形品があるためで、この配向性については図13
に示すように、ゲートの位置Pから各構成要素の重心と
の間を最短で結ぶ1本の線FLを考えて、この線の重心
での方向を構成要素の配向方向Wとすればよい。これは
上記の反り解析によって変形量データを作成する場合だ
けでなく、実測で変形量データを作成する場合も、図1
1に矢印で示すゲートからの樹脂流入方向を考慮してデ
ータベース化しておくのが好ましい。このように変形量
データに配向性も含めておき、配向性が一致する変形量
データから変形量を求めることによって、さらに的確な
変形シミュレーションを行うことができる。
素の変形量を反り解析によって求めてモデル形状と変形
量との関係をデータベース化することで変形量データを
作成してもよい。この場合は様々な肉厚をもつ構成要素
の変形量データを、成形実験を必要とすることなく得る
ことができる。また変形量データの作成にあたっては、
その構成要素の形状だけでなく、配向性を考慮したもの
としておくのが望ましい。形状だけでは変形を評価でき
ない成形品があるためで、この配向性については図13
に示すように、ゲートの位置Pから各構成要素の重心と
の間を最短で結ぶ1本の線FLを考えて、この線の重心
での方向を構成要素の配向方向Wとすればよい。これは
上記の反り解析によって変形量データを作成する場合だ
けでなく、実測で変形量データを作成する場合も、図1
1に矢印で示すゲートからの樹脂流入方向を考慮してデ
ータベース化しておくのが好ましい。このように変形量
データに配向性も含めておき、配向性が一致する変形量
データから変形量を求めることによって、さらに的確な
変形シミュレーションを行うことができる。
【0023】構成要素毎の変形量が求まったならば、図
3及び図4に示すように、該変形量を付加した構成要素
F’,C’,K’同士を組み合わせることで変形後のモ
デルSMを求める。この組み合わせは、組み合わせるべ
き構成要素の組み合わせ部分上に2点以上の基準点を設
定して、これら基準点が一致するように組み合わせれば
よい。もっとも、組み合わせるべき構成要素間において
変形量が異なっておれば、2点以上の基準点を一致させ
ることができないことが生じる。この場合、各構成要素
をある一定の弾性率を持った弾性体と仮定して、組み合
わせる構成要素間での力の釣り合いと弾性エネルギーの
総和が最小となるように構成要素に変形を加えること
で、上記基準点を一致させて組み合わせる。図14は成
型品モデルOMを分割した2つの構成要素2,3につい
て変形量を求めたところ、一方の構成要素2だけが収縮
変形した場合の両構成要素2’,3’に更に変形を加え
て組み合わせた場合を示している。
3及び図4に示すように、該変形量を付加した構成要素
F’,C’,K’同士を組み合わせることで変形後のモ
デルSMを求める。この組み合わせは、組み合わせるべ
き構成要素の組み合わせ部分上に2点以上の基準点を設
定して、これら基準点が一致するように組み合わせれば
よい。もっとも、組み合わせるべき構成要素間において
変形量が異なっておれば、2点以上の基準点を一致させ
ることができないことが生じる。この場合、各構成要素
をある一定の弾性率を持った弾性体と仮定して、組み合
わせる構成要素間での力の釣り合いと弾性エネルギーの
総和が最小となるように構成要素に変形を加えること
で、上記基準点を一致させて組み合わせる。図14は成
型品モデルOMを分割した2つの構成要素2,3につい
て変形量を求めたところ、一方の構成要素2だけが収縮
変形した場合の両構成要素2’,3’に更に変形を加え
て組み合わせた場合を示している。
【0024】変形後のモデルSMを表示するにあたって
は、全体の変形に影響を及ぼす変形箇所を明示するかた
ちで表示を行う。つまり、変形によって生じた変位が大
きい部分を示すのではなく、図15(a)に示すように、
上記変位が生じてしまう原因となる変形が生じている部
分(構成要素)を例えば色を付して示すのである。この
ように表示することで、成形品モデルにおいて形状や厚
み等を変更しなくてはならない箇所が明瞭となり、この
結果、対策も的確に行うことができることになる。全体
の変形に対する影響度に応じて変形箇所の色分けするの
も好ましい。
は、全体の変形に影響を及ぼす変形箇所を明示するかた
ちで表示を行う。つまり、変形によって生じた変位が大
きい部分を示すのではなく、図15(a)に示すように、
上記変位が生じてしまう原因となる変形が生じている部
分(構成要素)を例えば色を付して示すのである。この
ように表示することで、成形品モデルにおいて形状や厚
み等を変更しなくてはならない箇所が明瞭となり、この
結果、対策も的確に行うことができることになる。全体
の変形に対する影響度に応じて変形箇所の色分けするの
も好ましい。
【0025】また変形箇所を示すにあたり、単に収縮の
みの変形なのか、あるいは収縮と反りとの両方が生じた
ことによる変形なのかを区別して表示するのも好まし
い。図15(b)は収縮のみの変形が生じた部分を表示し
ている状態を示している。以上のような変形シミュレー
ションを行って得られた変形後のモデルの変形が容認で
きないものである場合には、前述のように入力モデルに
変更を加えて再度上記手順で変形のシミュレーションを
行うということを繰り返す。そして変形のないモデルが
得られたならば、これを最適モデル(最適形状)として
決定する。有限要素に分割する場合に比して分割数がか
なり少なくて変形量の演算に要する時間が短くてすむ上
に、形状を考慮した構成要素に分割して変形量を求めて
いるために、分割数が少ないとはいえ、的確なシミュレ
ーションを行うことができ、特に変形量の演算を変形量
データを基に算出する場合には演算に要する時間が非常
に短くてすむものである。しかも変形後のモデルの表示
にあたって、全体形状に影響を及ぼしている変形箇所を
呈示することから、対策も的確に行うことができるもの
であって、最適モデルを得るまでのシミュレーションの
繰り返し回数を大幅に削減することができるものであ
る。
みの変形なのか、あるいは収縮と反りとの両方が生じた
ことによる変形なのかを区別して表示するのも好まし
い。図15(b)は収縮のみの変形が生じた部分を表示し
ている状態を示している。以上のような変形シミュレー
ションを行って得られた変形後のモデルの変形が容認で
きないものである場合には、前述のように入力モデルに
変更を加えて再度上記手順で変形のシミュレーションを
行うということを繰り返す。そして変形のないモデルが
得られたならば、これを最適モデル(最適形状)として
決定する。有限要素に分割する場合に比して分割数がか
なり少なくて変形量の演算に要する時間が短くてすむ上
に、形状を考慮した構成要素に分割して変形量を求めて
いるために、分割数が少ないとはいえ、的確なシミュレ
ーションを行うことができ、特に変形量の演算を変形量
データを基に算出する場合には演算に要する時間が非常
に短くてすむものである。しかも変形後のモデルの表示
にあたって、全体形状に影響を及ぼしている変形箇所を
呈示することから、対策も的確に行うことができるもの
であって、最適モデルを得るまでのシミュレーションの
繰り返し回数を大幅に削減することができるものであ
る。
【0026】なお、本発明の上記シミュレーション方法
及び最適モデル決定方法は、成形条件を十分に見込んだ
ものではないために、最適モデル決定方法で得たモデル
を前記射出成型解析システムに入力し、該システムを利
用して成形条件を煮詰めるとよい。この場合、図17中
の(II)のループは使用しないことになる。
及び最適モデル決定方法は、成形条件を十分に見込んだ
ものではないために、最適モデル決定方法で得たモデル
を前記射出成型解析システムに入力し、該システムを利
用して成形条件を煮詰めるとよい。この場合、図17中
の(II)のループは使用しないことになる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明に係る変形シミュレ
ーション方法においては、特徴的な形状を有する代表的
な構成要素に分割することで各要素の形状による変形特
性を加味したシミュレーションを行えるようにしたもの
であり、この場合、分割数が少なくてすむ上に、形状に
よる変形特性も考慮したものとなっていることから、シ
ミュレーションを短時間に且つ的確に行うことができる
ものである。
ーション方法においては、特徴的な形状を有する代表的
な構成要素に分割することで各要素の形状による変形特
性を加味したシミュレーションを行えるようにしたもの
であり、この場合、分割数が少なくてすむ上に、形状に
よる変形特性も考慮したものとなっていることから、シ
ミュレーションを短時間に且つ的確に行うことができる
ものである。
【0028】そして入力される座標データとして、シェ
ルデータに関しては各有限要素の肉厚を属性としたもの
を用いることで、各要素に対する肉厚を入力する手間を
省略することができてシミュレーションに要する時間の
短縮を図ることができる。入力モデルの代表的構成要素
への分割を、モデルの外面に格子点を割り振って連続す
る3点以上の格子点間の角度を基に行うならば、複雑な
形状を持つ入力モデルであっても単純な構成要素に分割
することを容易に且つ自動で行うことができる。
ルデータに関しては各有限要素の肉厚を属性としたもの
を用いることで、各要素に対する肉厚を入力する手間を
省略することができてシミュレーションに要する時間の
短縮を図ることができる。入力モデルの代表的構成要素
への分割を、モデルの外面に格子点を割り振って連続す
る3点以上の格子点間の角度を基に行うならば、複雑な
形状を持つ入力モデルであっても単純な構成要素に分割
することを容易に且つ自動で行うことができる。
【0029】また座標データとして予め構成要素毎にグ
ループ化したCADのデータを用いるとともに該CAD
データにおけるグループ化データを基に構成要素に分割
する場合には、オペレータの経験的知識を生かした状態
で、複雑な形状を持つ入力モデルの単純な構成要素への
分割を行うことができる。各構成要素毎の変形量を求め
るにあたっては、予め求めておいた代表的構成要素につ
いての変形量データを基に変形量を求めることで、変形
量を迅速に求めることができ、さらに変形量データに配
向性も含めて求めたものを用いたならば、さらに的確な
変形シミュレーションを行うことができる。そして変形
量データとして実成形品の変形量の実測から求めたもの
を用いる時には計算の誤差の影響のないものを得ること
ができ、構成要素の反り解析によって求めたものを用い
る時には、様々な構成要素の変形量データを、成形実験
を必要とすることなく得ることができる。
ループ化したCADのデータを用いるとともに該CAD
データにおけるグループ化データを基に構成要素に分割
する場合には、オペレータの経験的知識を生かした状態
で、複雑な形状を持つ入力モデルの単純な構成要素への
分割を行うことができる。各構成要素毎の変形量を求め
るにあたっては、予め求めておいた代表的構成要素につ
いての変形量データを基に変形量を求めることで、変形
量を迅速に求めることができ、さらに変形量データに配
向性も含めて求めたものを用いたならば、さらに的確な
変形シミュレーションを行うことができる。そして変形
量データとして実成形品の変形量の実測から求めたもの
を用いる時には計算の誤差の影響のないものを得ること
ができ、構成要素の反り解析によって求めたものを用い
る時には、様々な構成要素の変形量データを、成形実験
を必要とすることなく得ることができる。
【0030】変形量を付加した構成要素を組み合わせる
にあたっては、各構成要素の組み合わせ部分上に2点以
上の基準点を設定して、これら基準点が一致するように
構成要素を組み合わせることで、構成要素同士の組み合
わせを簡単に行うことができる。また変形によって基準
点同士を一致させることができない部分については、各
構成要素をある一定の弾性率を持った弾性体と仮定し、
組み合わせる構成要素間での力の釣り合いと弾性エネル
ギーの総和が最小となる変形を構成要素に与えて組み合
わせることで、構成要素同士の組み合わせを簡便に且つ
的確に行うことができる。
にあたっては、各構成要素の組み合わせ部分上に2点以
上の基準点を設定して、これら基準点が一致するように
構成要素を組み合わせることで、構成要素同士の組み合
わせを簡単に行うことができる。また変形によって基準
点同士を一致させることができない部分については、各
構成要素をある一定の弾性率を持った弾性体と仮定し、
組み合わせる構成要素間での力の釣り合いと弾性エネル
ギーの総和が最小となる変形を構成要素に与えて組み合
わせることで、構成要素同士の組み合わせを簡便に且つ
的確に行うことができる。
【0031】変形後のモデルを表示するにあたっては、
全体の変形に影響を及ぼす変形箇所の呈示を行うこと
で、対策を施すべき箇所の把握が簡単となり、対策も応
じやすくなり、最適モデルの決定に至るシミュレーショ
ンの繰り返し回数を削減することができる。特に全体の
変形に対する影響度を変形箇所の色分けにて呈示すれ
ば、より明瞭に対策を施すべき箇所を把握することがで
きる。また変形の種類を区別して呈示すれば、対策方法
の示唆を得られることになる。
全体の変形に影響を及ぼす変形箇所の呈示を行うこと
で、対策を施すべき箇所の把握が簡単となり、対策も応
じやすくなり、最適モデルの決定に至るシミュレーショ
ンの繰り返し回数を削減することができる。特に全体の
変形に対する影響度を変形箇所の色分けにて呈示すれ
ば、より明瞭に対策を施すべき箇所を把握することがで
きる。また変形の種類を区別して呈示すれば、対策方法
の示唆を得られることになる。
【0032】そして本発明に係る成形品の上記シミュレ
ーション方法を用いた最適モデル決定方法は、上記シミ
ュレーションを行って、容認できない変形がある場合、
変形に影響を与えている構成要素の肉厚や形状を変えた
構成要素で入力モデルを再構成して再度上記シミュレー
ションを行うことを繰り返すものであり、シミュレーシ
ョンに要する時間と手間が少なくなっているために、最
適モデルの決定に至るまでの時間を大きく短縮すること
ができる。
ーション方法を用いた最適モデル決定方法は、上記シミ
ュレーションを行って、容認できない変形がある場合、
変形に影響を与えている構成要素の肉厚や形状を変えた
構成要素で入力モデルを再構成して再度上記シミュレー
ションを行うことを繰り返すものであり、シミュレーシ
ョンに要する時間と手間が少なくなっているために、最
適モデルの決定に至るまでの時間を大きく短縮すること
ができる。
【図1】本発明の実施形態の一例のフローチャートであ
る。
る。
【図2】(a)(b)は同上の構成要素への分割の説明図であ
り、(c)は角部の構成要素を示す斜視図、(d)は好ましく
ない構成要素への分割を示す斜視図である。
り、(c)は角部の構成要素を示す斜視図、(d)は好ましく
ない構成要素への分割を示す斜視図である。
【図3】同上の構成要素の変形を示す説明図である。
【図4】同上の変形後の構成要素同士の組み合わせの説
明図である。
明図である。
【図5】同上のシェルモデルから面モデルを導く説明図
である。
である。
【図6】同上の肉厚に関する説明図である。
【図7】同上の肉厚に関する説明図である。
【図8】(a)(b)(c)は同上の構成要素への分割の説明図
である。
である。
【図9】同上の構成要素への他の分割についての説明図
である。
である。
【図10】(a)〜(d)は構成要素の例を示す斜視図であ
る。
る。
【図11】変形量データの作成の一例に関する説明図で
ある。
ある。
【図12】変形量データの作成の他例に関するフローチ
ャートである。
ャートである。
【図13】配向性についての説明図である。
【図14】構成要素同士の組み合わせについての説明図
である。
である。
【図15】(a)(b)は夫々変形後のモデルの表示例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図16】変形後のモデルの表示についての比較例の斜
視図である。
視図である。
【図17】従来方法を示すフローチャートである。
Claims (14)
- 【請求項1】 座標データとして入力された成形品のモ
デルに対して、該入力モデルを平面部や曲面部や角部等
の代表的構成要素に分割した後、各構成要素毎にその変
形量を求め、次いで変形量を付加した構成要素を組み合
わせて変形後のモデルを求めて該モデルを表示すること
を特徴とする成形品の変形シミュレーション方法。 - 【請求項2】 入力される座標データとして、シェルデ
ータについては各有限要素の肉厚を属性としたものを用
いることを特徴とする請求項1記載の成形品の変形シミ
ュレーション方法。 - 【請求項3】 入力モデルを代表的構成要素に分割する
にあたり、モデルの外面に格子点を割り振って連続する
3点以上の格子点間の角度を基に分割を行うことを特徴
とする請求項1記載の成形品の変形シミュレーション方
法。 - 【請求項4】 入力モデルを代表的構成要素に分割する
にあたり、座標データとして予め構成要素毎にグループ
化したCADのデータを用いるとともに該CADデータ
におけるグループ化データを基に分割を行うことを特徴
とする請求項1記載の成形品の変形シミュレーション方
法。 - 【請求項5】 各構成要素毎の変形量を求めるにあた
り、予め求めておいた代表的構成要素についての変形量
データを基に変形量を求めることを特徴とする請求項1
記載の成形品の変形シミュレーション方法。 - 【請求項6】 変形量データは、配向性も含めて求めた
ものであることを特徴とする請求項5記載の成形品の変
形シミュレーション方法。 - 【請求項7】 変形量データは、実成形品の変形量の実
測から求めたものであることを特徴とする請求項5また
は6記載の成形品の変形シミュレーション方法。 - 【請求項8】 変形量データは、構成要素の反り解析に
よって求めたものであることを特徴とする請求項5また
は6記載の成形品の変形シミュレーション方法。 - 【請求項9】 変形量を付加した構成要素を組み合わせ
るにあたり、各構成要素の組み合わせ部分上に2点以上
の基準点を設定して、これら基準点が一致するように構
成要素を組み合わせることを特徴とする請求項1記載の
成形品の変形シミュレーション方法。 - 【請求項10】 各構成要素をある一定の弾性率を持っ
た弾性体と仮定し、組み合わせる構成要素間での力の釣
り合いと弾性エネルギーの総和が最小となる変形を構成
要素に与えて組み合わせを行うことを特徴とする請求項
9記載の成形品の変形シミュレーション方法。 - 【請求項11】 変形後のモデルを表示するにあたり、
全体の変形に影響を及ぼす変形箇所の呈示を行うことを
特徴とする請求項1記載の成形品の変形シミュレーショ
ン方法。 - 【請求項12】 全体の変形に対する影響度を変形箇所
の色分けにて呈示することを特徴とする請求項11記載
の成形品の変形シミュレーション方法。 - 【請求項13】 変形の種類を区別して呈示することを
特徴とする請求項11または12記載の成形品の変形シ
ミュレーション方法。 - 【請求項14】 請求項1記載のシミュレーション方法
でシミュレーションを行って、容認できない変形がある
場合、変形に影響を与えている構成要素の肉厚や形状を
変えた構成要素で入力モデルを再構成して再度上記シミ
ュレーションを行うことを繰り返すことで最適モデル形
状を決定することを特徴とする成形品の最適モデル決定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8285709A JPH10128817A (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 成形品の変形シミュレーション方法及び最適モデル決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8285709A JPH10128817A (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 成形品の変形シミュレーション方法及び最適モデル決定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10128817A true JPH10128817A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17695019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8285709A Pending JPH10128817A (ja) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | 成形品の変形シミュレーション方法及び最適モデル決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10128817A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001029712A1 (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-26 | Moldflow Pty Ltd | Apparatus and method for structural analysis |
| JP2004025457A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Toyota Motor Corp | 射出成形シミュレーション方法 |
| US6766207B2 (en) | 2000-08-25 | 2004-07-20 | Fujitsu Limited | Designing method, CAD apparatus and storage medium |
| WO2005003873A1 (ja) * | 2003-07-04 | 2005-01-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 自動プログラミング方法および装置 |
| US7494553B2 (en) | 2002-02-08 | 2009-02-24 | Norsk Hydro Asa | Method of determining a heat treatment and member so treated |
| KR101015206B1 (ko) | 2008-05-29 | 2011-02-18 | 주식회사 삼양감속기 | 하이포이드 단조기어용 금형 제작방법 |
| JP2018183885A (ja) * | 2017-04-24 | 2018-11-22 | 三光合成株式会社 | 金型cadモデルデータ作成装置及び金型cadモデルデータ作成方法 |
-
1996
- 1996-10-28 JP JP8285709A patent/JPH10128817A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001029712A1 (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-26 | Moldflow Pty Ltd | Apparatus and method for structural analysis |
| US6766207B2 (en) | 2000-08-25 | 2004-07-20 | Fujitsu Limited | Designing method, CAD apparatus and storage medium |
| US7494553B2 (en) | 2002-02-08 | 2009-02-24 | Norsk Hydro Asa | Method of determining a heat treatment and member so treated |
| JP2004025457A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Toyota Motor Corp | 射出成形シミュレーション方法 |
| WO2005003873A1 (ja) * | 2003-07-04 | 2005-01-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 自動プログラミング方法および装置 |
| KR101015206B1 (ko) | 2008-05-29 | 2011-02-18 | 주식회사 삼양감속기 | 하이포이드 단조기어용 금형 제작방법 |
| JP2018183885A (ja) * | 2017-04-24 | 2018-11-22 | 三光合成株式会社 | 金型cadモデルデータ作成装置及び金型cadモデルデータ作成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030617 |