JP3406083B2 - 成形用金型の設計方法及び設計支援システム - Google Patents
成形用金型の設計方法及び設計支援システムInfo
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- JP3406083B2 JP3406083B2 JP23920494A JP23920494A JP3406083B2 JP 3406083 B2 JP3406083 B2 JP 3406083B2 JP 23920494 A JP23920494 A JP 23920494A JP 23920494 A JP23920494 A JP 23920494A JP 3406083 B2 JP3406083 B2 JP 3406083B2
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- 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
-
- 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
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3835—Designing 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)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、最も熱負荷量の多い昇
降温時の樹脂の熱劣化量を定量的に評価可能な成形用金
型の設計方法及び設計支援システムに関し、プロセス・
金型・材料設計用ＣＡＥ（ＣＡＤ）システムに係わる。
降温時の樹脂の熱劣化量を定量的に評価可能な成形用金
型の設計方法及び設計支援システムに関し、プロセス・
金型・材料設計用ＣＡＥ（ＣＡＤ）システムに係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、熱劣化性樹脂の劣化度予測を
行うものとして、例えば特開平５−１８９５２６号公報
に記載された射出成形用金型の流動解析評価システムが
ある。
行うものとして、例えば特開平５−１８９５２６号公報
に記載された射出成形用金型の流動解析評価システムが
ある。
【０００３】このシステムは、射出形成時に発生する外
観不良であるヤケを防止するためのゲート寸法を評価す
るシステムであって、樹脂のゲート通過流量とゲート径
とを各パラメータとして樹脂充填解析を行うことによ
り、圧力、温度等の分布を算出する充填解析部と、この
解析結果に基づき、ゲート通過流量を一定としてゲート
径毎のヤケを表す指標値の算出を行う指標算出部と、算
出された指標値と各パラメータとの関係から、横軸に樹
脂のゲート通過量、縦軸にヤケを表す指標値を記した図
表を作成して表示する表示部とを備えた構成となってい
る。
観不良であるヤケを防止するためのゲート寸法を評価す
るシステムであって、樹脂のゲート通過流量とゲート径
とを各パラメータとして樹脂充填解析を行うことによ
り、圧力、温度等の分布を算出する充填解析部と、この
解析結果に基づき、ゲート通過流量を一定としてゲート
径毎のヤケを表す指標値の算出を行う指標算出部と、算
出された指標値と各パラメータとの関係から、横軸に樹
脂のゲート通過量、縦軸にヤケを表す指標値を記した図
表を作成して表示する表示部とを備えた構成となってい
る。
【０００４】つまり、射出成形における充填過程の樹脂
温度変化を算出し、充填時の最高温度を基にして、製品
の外観品質であるヤケを予測するものである。
温度変化を算出し、充填時の最高温度を基にして、製品
の外観品質であるヤケを予測するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の射
出成形用金型の流動解析評価システムは、成形プロセス
内の充填過程という短時間の現象をシミュレートし、そ
の結果の瞬間的な温度（充填時の最大温度）のみを用い
てヤケの発生を評価するようになっている。
出成形用金型の流動解析評価システムは、成形プロセス
内の充填過程という短時間の現象をシミュレートし、そ
の結果の瞬間的な温度（充填時の最大温度）のみを用い
てヤケの発生を評価するようになっている。
【０００６】つまり、従来のシステムでは、樹脂に対し
て熱負荷量の最も多い（すなわち、熱劣化の最も発生し
やすい）、非定常過程（例えば、スタート時やストップ
時等）の熱履歴を予測し、これを熱劣化予測用データと
して用いる構成とはなっていないので、非定常過程をも
考慮した金型設計が行えないといった問題があった。つ
まり、充填という高温、短時間の現象に対しては、従来
のシステムで十分対応可能であるが、樹脂の熱劣化現象
は温度と時間との関数であり、最も熱劣化の発生しやす
いスタート、ストップ時（昇降温時）などの、低温、長
時間の熱劣化現象の予測には適用できない。
て熱負荷量の最も多い（すなわち、熱劣化の最も発生し
やすい）、非定常過程（例えば、スタート時やストップ
時等）の熱履歴を予測し、これを熱劣化予測用データと
して用いる構成とはなっていないので、非定常過程をも
考慮した金型設計が行えないといった問題があった。つ
まり、充填という高温、短時間の現象に対しては、従来
のシステムで十分対応可能であるが、樹脂の熱劣化現象
は温度と時間との関数であり、最も熱劣化の発生しやす
いスタート、ストップ時（昇降温時）などの、低温、長
時間の熱劣化現象の予測には適用できない。
【０００７】また、従来のシステムは、ヤケの発生の有
無の評価のみであり、ヤケが発生する前の樹脂の劣化度
合いの評価が行えず、従ってヤケに対するプロセス安定
性の評価が行えないといった問題があった。
無の評価のみであり、ヤケが発生する前の樹脂の劣化度
合いの評価が行えず、従ってヤケに対するプロセス安定
性の評価が行えないといった問題があった。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決すべく創
案されたもので、その目的は、最も熱負荷量の多い昇降
温時の樹脂の熱劣化量を定量的に評価可能な成形用金型
の設計方法及び設計支援システムを提供することにあ
る。
案されたもので、その目的は、最も熱負荷量の多い昇降
温時の樹脂の熱劣化量を定量的に評価可能な成形用金型
の設計方法及び設計支援システムを提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載の成形用金型の設計方法は、
金型装置データ、樹脂物性データ、初期温度データ及び
冷却条件データの各種データに基づいて、金型及び樹脂
の各時刻の温度データである昇降温時の熱履歴データを
算出する一方、測定により得られた温度、時間をパラメ
ータとした熱劣化特性データに基づいて、各温度毎の熱
劣化度と熱劣化度変化量との関係を示す第１の近似式、
及び熱劣化度変化量と温度との関係を示す第２の近似式
を求め、前記熱履歴データのある時間の温度データに基
づいて前記第２の近似式より熱劣化度変化量を算出し、
この算出した熱劣化度変化量と前記熱履歴データの時間
データとに基づいて前記第１の近似式より熱劣化度を算
出し、これを積算することにより、現計算時間までの熱
劣化度を算出し、これを最終時間まで繰り返して各時刻
の熱劣化度を算出し、その後、前記金型装置データ、前
記最終時間の熱劣化データ及び熱劣化限界値に基づい
て、金型装置の良否判定を行うとともに、金型装置パラ
メータに対する熱劣化度相関データを算出するものであ
る。
め、本発明の請求項１記載の成形用金型の設計方法は、
金型装置データ、樹脂物性データ、初期温度データ及び
冷却条件データの各種データに基づいて、金型及び樹脂
の各時刻の温度データである昇降温時の熱履歴データを
算出する一方、測定により得られた温度、時間をパラメ
ータとした熱劣化特性データに基づいて、各温度毎の熱
劣化度と熱劣化度変化量との関係を示す第１の近似式、
及び熱劣化度変化量と温度との関係を示す第２の近似式
を求め、前記熱履歴データのある時間の温度データに基
づいて前記第２の近似式より熱劣化度変化量を算出し、
この算出した熱劣化度変化量と前記熱履歴データの時間
データとに基づいて前記第１の近似式より熱劣化度を算
出し、これを積算することにより、現計算時間までの熱
劣化度を算出し、これを最終時間まで繰り返して各時刻
の熱劣化度を算出し、その後、前記金型装置データ、前
記最終時間の熱劣化データ及び熱劣化限界値に基づい
て、金型装置の良否判定を行うとともに、金型装置パラ
メータに対する熱劣化度相関データを算出するものであ
る。
【００１０】また、本発明の請求項２記載の成形用金型
の設計支援システムは、金型装置データ、樹脂物性デー
タ、初期温度データ及び冷却条件データの各種データを
入力データとして、金型及び樹脂の各時刻の温度データ
である昇降温時の熱履歴データを算出する熱履歴算出部
と、測定により得られた温度、時間をパラメータとした
熱劣化特性データを入力データとして、各温度毎の熱劣
化度と熱劣化度変化量との関係を示す第１の近似式、及
び熱劣化度変化量と温度との関係を示す第２の近似式を
求める熱劣化特性算出部と、前記熱履歴算出部により得
られた熱履歴データのある時間の温度データに基づいて
前記第２の近似式より熱劣化度変化量を算出し、この算
出した熱劣化度変化量と前記熱履歴データの時間データ
とに基づいて前記第１の近似式より熱劣化度を算出し、
これを積算することにより、現計算時間までの熱劣化度
を算出し、これを最終時間まで繰り返して各時刻の熱劣
化度を算出する熱劣化度算出部と、金型装置データ、前
記熱劣化度算出部により得られた最終時間の熱劣化デー
タ及び熱劣化限界値を各入力データとして、金型装置の
良否判定を行うとともに、金型装置パラメータに対する
熱劣化度相関データを算出する最適金型設計部とを備え
た構成とする。
の設計支援システムは、金型装置データ、樹脂物性デー
タ、初期温度データ及び冷却条件データの各種データを
入力データとして、金型及び樹脂の各時刻の温度データ
である昇降温時の熱履歴データを算出する熱履歴算出部
と、測定により得られた温度、時間をパラメータとした
熱劣化特性データを入力データとして、各温度毎の熱劣
化度と熱劣化度変化量との関係を示す第１の近似式、及
び熱劣化度変化量と温度との関係を示す第２の近似式を
求める熱劣化特性算出部と、前記熱履歴算出部により得
られた熱履歴データのある時間の温度データに基づいて
前記第２の近似式より熱劣化度変化量を算出し、この算
出した熱劣化度変化量と前記熱履歴データの時間データ
とに基づいて前記第１の近似式より熱劣化度を算出し、
これを積算することにより、現計算時間までの熱劣化度
を算出し、これを最終時間まで繰り返して各時刻の熱劣
化度を算出する熱劣化度算出部と、金型装置データ、前
記熱劣化度算出部により得られた最終時間の熱劣化デー
タ及び熱劣化限界値を各入力データとして、金型装置の
良否判定を行うとともに、金型装置パラメータに対する
熱劣化度相関データを算出する最適金型設計部とを備え
た構成とする。
【００１１】
【作用】熱履歴算出部では、金型装置データ、樹脂物性
データ、初期温度データ及び冷却条件データの各種デー
タを入力データとして、金型及び樹脂の各時刻の温度デ
ータである昇降温時の熱履歴データを算出する。
データ、初期温度データ及び冷却条件データの各種デー
タを入力データとして、金型及び樹脂の各時刻の温度デ
ータである昇降温時の熱履歴データを算出する。
【００１２】ここで、金型装置データとは、例えば金型
部品の形状や熱容量、熱伝導率等の材料物性のデータを
いう。また、樹脂物性データとは、樹脂の熱容量、熱伝
導率等のデータをいう。また、初期温度データとは、金
型及び樹脂の初期温度データをいう。また、冷却条件デ
ータとは、例えば外気温度等のデータをいう。
部品の形状や熱容量、熱伝導率等の材料物性のデータを
いう。また、樹脂物性データとは、樹脂の熱容量、熱伝
導率等のデータをいう。また、初期温度データとは、金
型及び樹脂の初期温度データをいう。また、冷却条件デ
ータとは、例えば外気温度等のデータをいう。
【００１３】熱履歴算出部では、これらの入力データに
基づき、有限要素法、差分法、境界要素法、ＦＡＮ法等
を含む数値解析手法を用いて、昇降温時（非定常過程）
の金型もしくは樹脂の熱履歴データを算出する。
基づき、有限要素法、差分法、境界要素法、ＦＡＮ法等
を含む数値解析手法を用いて、昇降温時（非定常過程）
の金型もしくは樹脂の熱履歴データを算出する。
【００１４】熱劣化特性算出部では、測定により得られ
た温度、時間をパラメータとした熱劣化特性データを入
力データとして、各温度毎の熱劣化度と熱劣化度変化量
との関係を示す第１の近似式、及び熱劣化度変化量と温
度との関係を示す第２の近似式を求める。すなわち、熱
劣化特性算出部は、熱劣化度を定量化するとともに、定
式化するブロックである。
た温度、時間をパラメータとした熱劣化特性データを入
力データとして、各温度毎の熱劣化度と熱劣化度変化量
との関係を示す第１の近似式、及び熱劣化度変化量と温
度との関係を示す第２の近似式を求める。すなわち、熱
劣化特性算出部は、熱劣化度を定量化するとともに、定
式化するブロックである。
【００１５】まず、熱劣化度を定量化する方法について
説明する。
説明する。
【００１６】熱劣化性樹脂は、ヤケ現象として見られる
ように、熱負荷によって着色する。しかし、目視などの
判断では、ヤケと呼ばれるようにはっきりとした着色状
態と着色していない状態との判断しか行えない。
ように、熱負荷によって着色する。しかし、目視などの
判断では、ヤケと呼ばれるようにはっきりとした着色状
態と着色していない状態との判断しか行えない。
【００１７】そこで、本発明では、ギアオーブン等の熱
負荷装置により、熱負荷温度及び時間が既知のサンプル
（初期色は白色が望ましい）を作成し、そのサンプルの
色の変化量（色差）を色差計等によって測定することに
より、目視によるサンプルの未着色領域の色彩変化（劣
化度合い）を定量化している。
負荷装置により、熱負荷温度及び時間が既知のサンプル
（初期色は白色が望ましい）を作成し、そのサンプルの
色の変化量（色差）を色差計等によって測定することに
より、目視によるサンプルの未着色領域の色彩変化（劣
化度合い）を定量化している。
【００１８】図９は、この方法によって定量化した樹脂
の熱劣化特性の一例を示すグラフである。このグラフか
ら、熱劣化限界値（着色限界色差）が決定される。図で
は、ＹＩ＝２２が熱劣化限界値となっている。
の熱劣化特性の一例を示すグラフである。このグラフか
ら、熱劣化限界値（着色限界色差）が決定される。図で
は、ＹＩ＝２２が熱劣化限界値となっている。
【００１９】次に、熱劣化度を定式化する方法について
説明する。
説明する。
【００２０】図９から分かるように、熱劣化度は時間に
対して１次で近似可能であり、その近似式を（１）式と
して示す。
対して１次で近似可能であり、その近似式を（１）式と
して示す。
【００２１】
【数１】
ΔＹＩ（ｔ）＝ｋ（Ｔ）×ｔ＋ＹＩ０ ・・・（１）
ここで、ΔＹＩ：熱劣化度（増分）、ｋ：熱劣化度変化
量、ｔ：時間、ＹＩ０：定数、である。
量、ｔ：時間、ＹＩ０：定数、である。
【００２２】定量化された樹脂の熱劣化特性より、定数
ＹＩ０及び各温度毎の熱劣化度変化量ｋ（Ｔ）を求め
る。
ＹＩ０及び各温度毎の熱劣化度変化量ｋ（Ｔ）を求め
る。
【００２３】図１０は、（１）式で得られた熱劣化度変
化量ｋの対数と、温度の逆数１／Ｔとの関係を示すグラ
フである。
化量ｋの対数と、温度の逆数１／Ｔとの関係を示すグラ
フである。
【００２４】図１０に示すグラフより、熱劣化度変化量
ｋと温度Ｔとの関係は、（２）式で示される。
ｋと温度Ｔとの関係は、（２）式で示される。
【００２５】
【数２】
ｋ（Ｔ）＝Ａ×ＥＸＰ（Ｂ／Ｔ） ・・・（２）
ここで、Ａ，Ｂ：定数、である。
【００２６】この定数Ａ，Ｂを求めることにより、熱劣
化度（増分）ΔＹＩを温度Ｔ、時間ｔの関数として定式
化している。
化度（増分）ΔＹＩを温度Ｔ、時間ｔの関数として定式
化している。
【００２７】熱劣化度算出部では、熱履歴算出部により
得られた熱履歴データのある時間の温度データに基づい
て前記（２）式より熱劣化度変化量ｋを算出し、この算
出した熱劣化度変化量ｋと熱履歴データの時間データと
に基づいて前記（１）式より熱劣化度（増分）ΔＹＩを
求める。そして、この求めた熱劣化度（増分）ΔＹＩ
を、（３）式を用いて積算することにより、現計算時間
までの熱劣化度ＹＩを算出する。
得られた熱履歴データのある時間の温度データに基づい
て前記（２）式より熱劣化度変化量ｋを算出し、この算
出した熱劣化度変化量ｋと熱履歴データの時間データと
に基づいて前記（１）式より熱劣化度（増分）ΔＹＩを
求める。そして、この求めた熱劣化度（増分）ΔＹＩ
を、（３）式を用いて積算することにより、現計算時間
までの熱劣化度ＹＩを算出する。
【００２８】
【数３】
以上の計算を、温度が安定する時間ｔend まで繰り返す
ことにより、最終的な熱劣化度ＹＩを得ることができ
る。
ことにより、最終的な熱劣化度ＹＩを得ることができ
る。
【００２９】最適金型設計部では、金型装置データ、熱
劣化度算出部により得られた最終時間の熱劣化データ及
び熱劣化限界値を各入力データとして、金型装置の良否
判定を行うとともに、金型装置パラメータに対する熱劣
化度相関データを算出する。
劣化度算出部により得られた最終時間の熱劣化データ及
び熱劣化限界値を各入力データとして、金型装置の良否
判定を行うとともに、金型装置パラメータに対する熱劣
化度相関データを算出する。
【００３０】すなわち、（３）式で求めたＹＩの値が熱
劣化限界値である２２を超えている場合には、金型装置
の不良と判定する。
劣化限界値である２２を超えている場合には、金型装置
の不良と判定する。
【００３１】また、昇降温時の熱履歴データを金型装置
容量、熱容量、熱伝導率など、昇降温時の履歴に影響を
与える因子をパラメータとして、各パラメータ毎に、昇
降温時の熱履歴データを求め、上記した熱劣化特性算出
部での熱劣化度定量化方法及び熱劣化度定式化方法によ
って、それぞれの熱劣化度を求める。そして、これらの
データを基に、熱劣化度のパラメータ（例えば、容量、
熱容量、熱伝導率の３水準）の関数近似し、各パラメー
タを軸とした熱劣化等高線を得る。
容量、熱容量、熱伝導率など、昇降温時の履歴に影響を
与える因子をパラメータとして、各パラメータ毎に、昇
降温時の熱履歴データを求め、上記した熱劣化特性算出
部での熱劣化度定量化方法及び熱劣化度定式化方法によ
って、それぞれの熱劣化度を求める。そして、これらの
データを基に、熱劣化度のパラメータ（例えば、容量、
熱容量、熱伝導率の３水準）の関数近似し、各パラメー
タを軸とした熱劣化等高線を得る。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００３３】図１は、本発明に係わる成形用金型の設計
支援システムの電気的構成を示すブロック図である。
支援システムの電気的構成を示すブロック図である。
【００３４】同図において、金型装置データ、樹脂物性
データ、初期温度データ及び冷却条件データの各種デー
タが入力される熱履歴算出部１の出力、及び測定により
得られた温度、時間をパラメータとした熱劣化特性デー
タが入力される熱劣化特性算出部２の出力は、それぞれ
熱劣化度算出部３に与えられており、熱劣化度算出部３
の出力は、最適金型設計部４に導かれた構成となってい
る。
データ、初期温度データ及び冷却条件データの各種デー
タが入力される熱履歴算出部１の出力、及び測定により
得られた温度、時間をパラメータとした熱劣化特性デー
タが入力される熱劣化特性算出部２の出力は、それぞれ
熱劣化度算出部３に与えられており、熱劣化度算出部３
の出力は、最適金型設計部４に導かれた構成となってい
る。
【００３５】熱履歴算出部１は、上記各入力データに基
づいて、金型及び樹脂の各時刻の温度データである昇降
温時の熱履歴データを算出する。
づいて、金型及び樹脂の各時刻の温度データである昇降
温時の熱履歴データを算出する。
【００３６】熱劣化特性算出部２は、各温度毎の熱劣化
度ΔＹＩと熱劣化度変化量ｋとの関係を示す第１の近似
式〔（１）式〕、及び熱劣化度変化量ｋと温度Ｔとの関
係を示す第２の近似式〔（２）式〕を求める。
度ΔＹＩと熱劣化度変化量ｋとの関係を示す第１の近似
式〔（１）式〕、及び熱劣化度変化量ｋと温度Ｔとの関
係を示す第２の近似式〔（２）式〕を求める。
【００３７】熱劣化度算出部３は、熱履歴算出部１によ
り得られた熱履歴データのある時間の温度データに基づ
いて、第２の近似式〔（２）式〕より熱劣化度変化量ｋ
を算出し、この算出した熱劣化度変化量ｋと熱履歴デー
タの時間データとに基づいて、第１の近似式〔（１）
式〕より熱劣化度（増分）ΔＹＩを算出する。そして、
この求めた熱劣化度（増分）ΔＹＩを、（３）式を用い
て積算することにより、現計算時間までの熱劣化度ＹＩ
を算出する。さらに、この計算を、温度が安定する時間
ｔend まで繰り返すことにより、最終的な熱劣化度ＹＩ
を得るようになっている。
り得られた熱履歴データのある時間の温度データに基づ
いて、第２の近似式〔（２）式〕より熱劣化度変化量ｋ
を算出し、この算出した熱劣化度変化量ｋと熱履歴デー
タの時間データとに基づいて、第１の近似式〔（１）
式〕より熱劣化度（増分）ΔＹＩを算出する。そして、
この求めた熱劣化度（増分）ΔＹＩを、（３）式を用い
て積算することにより、現計算時間までの熱劣化度ＹＩ
を算出する。さらに、この計算を、温度が安定する時間
ｔend まで繰り返すことにより、最終的な熱劣化度ＹＩ
を得るようになっている。
【００３８】最適金型設計部４は、金型装置データ、熱
劣化度算出部３により得られた最終時間の熱劣化データ
及び熱劣化限界値を各入力データとして、（３）式で求
めたＹＩの値が熱劣化限界値である２２を超えている場
合には、金型装置の不良と判定する。また、熱劣化特性
算出部３で求めた熱劣化度データを基に、熱劣化度のパ
ラメータ（本実施例では、容量、熱容量、熱伝導率）の
関数近似し、各パラメータを軸とした熱劣化等高線を得
るようになっている。
劣化度算出部３により得られた最終時間の熱劣化データ
及び熱劣化限界値を各入力データとして、（３）式で求
めたＹＩの値が熱劣化限界値である２２を超えている場
合には、金型装置の不良と判定する。また、熱劣化特性
算出部３で求めた熱劣化度データを基に、熱劣化度のパ
ラメータ（本実施例では、容量、熱容量、熱伝導率）の
関数近似し、各パラメータを軸とした熱劣化等高線を得
るようになっている。
【００３９】次に、上記構成の設計支援システムを用い
てパラメータ設計を行った一例を示す。
てパラメータ設計を行った一例を示す。
【００４０】まず始めに、熱劣化特性算出部２におい
て、上述の熱劣化度定量化方法により、樹脂熱劣化特性
データを測定する。その測定結果が図９及び図１０であ
ったとする。そして、図９に示すグラフから、熱劣化限
界値を２２に決定する。
て、上述の熱劣化度定量化方法により、樹脂熱劣化特性
データを測定する。その測定結果が図９及び図１０であ
ったとする。そして、図９に示すグラフから、熱劣化限
界値を２２に決定する。
【００４１】また、図９に示す熱劣化特性データから、
（２）式の定数Ａ，Ｂを算出する。
（２）式の定数Ａ，Ｂを算出する。
【００４２】一方、熱履歴算出部１に、金型装置デー
タ、樹脂物性データ、初期温度データ、冷却条件データ
を入力して、金型及び樹脂の履歴を計算する。
タ、樹脂物性データ、初期温度データ、冷却条件データ
を入力して、金型及び樹脂の履歴を計算する。
【００４３】ここで、本実施例では、金型装置形状を図
２に示す形状（図中の符号７は樹脂流路である）とし、
加熱・冷却条件を図３に示す条件とし、金型装置設計パ
ラメータを図４に示す条件とする。そして、これらの条
件により得られた熱履歴データを、図５及び図６に示
す。図５は昇温時の熱履歴データ、図６は降温時の熱履
歴データを示している。
２に示す形状（図中の符号７は樹脂流路である）とし、
加熱・冷却条件を図３に示す条件とし、金型装置設計パ
ラメータを図４に示す条件とする。そして、これらの条
件により得られた熱履歴データを、図５及び図６に示
す。図５は昇温時の熱履歴データ、図６は降温時の熱履
歴データを示している。
【００４４】次に、この熱履歴算出部１より得られた熱
履歴データ（図５及び図６）と、熱劣化特性算出部２よ
り得られた定数Ａ，Ｂ、及び熱劣化度限界値（ＹＩ＝２
２）とを熱劣化度算出部３に入力して、各条件での熱劣
化度を算出する。そして、この算出した各条件での熱劣
化度と、熱劣化限界値とを比較することにより、良否の
判定を行う。この判定結果の一例を図７に示す。
履歴データ（図５及び図６）と、熱劣化特性算出部２よ
り得られた定数Ａ，Ｂ、及び熱劣化度限界値（ＹＩ＝２
２）とを熱劣化度算出部３に入力して、各条件での熱劣
化度を算出する。そして、この算出した各条件での熱劣
化度と、熱劣化限界値とを比較することにより、良否の
判定を行う。この判定結果の一例を図７に示す。
【００４５】次に、熱劣化度算出部３により得られた判
定結果（図７）と、設計パラメータ（図４）とを最適金
型設計部４に入力する。最適金型設計部４では、与えら
れた設計パラメータに対する熱劣化度の等高線を作成
し、出力する（図８参照）。
定結果（図７）と、設計パラメータ（図４）とを最適金
型設計部４に入力する。最適金型設計部４では、与えら
れた設計パラメータに対する熱劣化度の等高線を作成
し、出力する（図８参照）。
【００４６】そして、この図８に示された等高線を用い
て、金型設計の検討を行う。つまり、金型材料として例
えば熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋのものを選択したとす
る。ここで、熱劣化限界値は２２であるので、安全を考
慮して熱劣化限界値を２０とすると、合格領域は図８の
斜線部となる。これより、金型厚みＤは、４５mm以下に
設計しなければならないということが分かる。
て、金型設計の検討を行う。つまり、金型材料として例
えば熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋのものを選択したとす
る。ここで、熱劣化限界値は２２であるので、安全を考
慮して熱劣化限界値を２０とすると、合格領域は図８の
斜線部となる。これより、金型厚みＤは、４５mm以下に
設計しなければならないということが分かる。
【００４７】
【発明の効果】本発明に係わる成形用金型の設計方法及
び設計支援システムによれば、樹脂に対して熱劣化の最
も発生しやすい非定常過程の熱履歴を予測し、これを熱
劣化予測用データとして用いる構成としているので、熱
劣化樹脂の劣化度合いの予測、良否判断及びパラメータ
設計が、金型作成前に実行可能となる。そのため、金型
開発時の構造、条件変更に伴う時間的ロス、コスト的ロ
スが削減できるといった効果を奏する。
び設計支援システムによれば、樹脂に対して熱劣化の最
も発生しやすい非定常過程の熱履歴を予測し、これを熱
劣化予測用データとして用いる構成としているので、熱
劣化樹脂の劣化度合いの予測、良否判断及びパラメータ
設計が、金型作成前に実行可能となる。そのため、金型
開発時の構造、条件変更に伴う時間的ロス、コスト的ロ
スが削減できるといった効果を奏する。
【図１】本発明に係わる成形用金型の設計支援システム
の電気的構成を示すブロック図である。
の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】金型装置形状の一例を示す図である。
【図３】冷却、加熱条件の一例を示す図表である。
【図４】設計パラメーターの一例を示す図表である。
【図５】昇温時の熱履歴データの一例を示すグラフであ
る。
る。
【図６】降温時の熱履歴データの一例を示すグラフであ
る。
る。
【図７】熱劣化度の算出結果を示す図表である。
【図８】金型装置設計パラメータと熱劣化度との相関関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図９】樹脂の熱劣化特性データの一例を示すグラフで
ある。
ある。
【図１０】熱劣化度変化量と温度との関係を示すグラフ
である。
である。
１ 熱履歴算出部
２ 熱劣化特性算出部
３ 熱劣化度算出部
４ 最適金型設計部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−148062（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−329905（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−329903（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−189526（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−345818（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−331125（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−252251（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−214629（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−344368（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29C 45/76
B29C 33/38
B29C 45/78
G06F 17/50
Claims (2)
- 【請求項１】 金型装置データ、樹脂物性データ、初期
温度データ及び冷却条件データの各種データに基づい
て、金型及び樹脂の各時刻の温度データである昇降温時
の熱履歴データを算出する一方、測定により得られた温
度、時間をパラメータとした熱劣化特性データに基づい
て、各温度毎の熱劣化度と熱劣化度変化量との関係を示
す第１の近似式、及び熱劣化度変化量と温度との関係を
示す第２の近似式を求め、前記熱履歴データのある時間
の温度データに基づいて前記第２の近似式より熱劣化度
変化量を算出し、この算出した熱劣化度変化量と前記熱
履歴データの時間データとに基づいて前記第１の近似式
より熱劣化度を算出し、これを積算することにより、現
計算時間までの熱劣化度を算出し、これを最終時間まで
繰り返して各時刻の熱劣化度を算出し、その後、前記金
型装置データ、前記最終時間の熱劣化データ及び熱劣化
限界値に基づいて、金型装置の良否判定を行うととも
に、金型装置パラメータに対する熱劣化度相関データを
算出することを特徴とする成形用金型の設計方法。 - 【請求項２】 金型装置データ、樹脂物性データ、初期
温度データ及び冷却条件データの各種データを入力デー
タとして、金型及び樹脂の各時刻の温度データである昇
降温時の熱履歴データを算出する熱履歴算出部と、 測定により得られた温度、時間をパラメータとした熱劣
化特性データを入力データとして、各温度毎の熱劣化度
と熱劣化度変化量との関係を示す第１の近似式、及び熱
劣化度変化量と温度との関係を示す第２の近似式を求め
る熱劣化特性算出部と、 前記熱履歴算出部により得られた熱履歴データのある時
間の温度データに基づいて前記第２の近似式より熱劣化
度変化量を算出し、この算出した熱劣化度変化量と前記
熱履歴データの時間データとに基づいて前記第１の近似
式より熱劣化度を算出し、これを積算することにより、
現計算時間までの熱劣化度を算出し、これを最終時間ま
で繰り返して各時刻の熱劣化度を算出する熱劣化度算出
部と、 金型装置データ、前記熱劣化度算出部により得られた最
終時間の熱劣化データ及び熱劣化限界値を各入力データ
として、金型装置の良否判定を行うとともに、金型装置
パラメータに対する熱劣化度相関データを算出する最適
金型設計部とを備えたことを特徴とする成形用金型の設
計支援システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23920494A JP3406083B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 成形用金型の設計方法及び設計支援システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23920494A JP3406083B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 成形用金型の設計方法及び設計支援システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08103932A JPH08103932A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3406083B2 true JP3406083B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=17041288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23920494A Expired - Fee Related JP3406083B2 (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 成形用金型の設計方法及び設計支援システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406083B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5742432B2 (ja) * | 2011-04-27 | 2015-07-01 | 宇部興産株式会社 | 成形品の劣化予測方法、それにより得られた設計に基づく成形品の製造方法および成形品 |
| JP6483049B2 (ja) * | 2016-05-26 | 2019-03-13 | 日精樹脂工業株式会社 | 射出成形機の設定支援方法 |
-
1994
- 1994-10-03 JP JP23920494A patent/JP3406083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08103932A (ja) | 1996-04-23 |
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