JP2008012814A - 成形プロセスシミュレーション装置、成形プロセスシミュレーションプログラム及び成形品の変形解析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成形プロセスシミュレーション装置(1)は、金型に固定され、キャビティ内に配置されるインサートを含む成形品の解析モデルを生成し、解析モデルに複数の節点を設定する解析モデル生成部(10)と、金型とインサートの境界面に存在する境界上節点に所定の拘束条件を設定する拘束条件設定部(20)と、解析モデルに基づいて流動解析を行う流動解析部(30)と、流動解析により算出した圧力分布及び温度分布と、境界上節点に設定された所定の拘束条件に基づいて、インサートの変形量を求めるインサート変形量算出部(52)とを有する。
【選択図】図1
Description
さらに、成形プロセス中において、金型と接していた樹脂あるいはインサートが、金型と離れることもある。このような状況を正確にシミュレーションするためには、解析中に拘束条件も更新していくことが必要となる。しかし、拘束条件の更新を一々手作業で行うことは、膨大な作業量となるため、現実的に不可能である。
本実施形態において、成形プロセスシミュレーション装置は、弱連成解析に基づく流動−構造解析を行って、成形時のインサートの変形、成形品の形状を評価する。その解析において、金型とインサートの境界、又は金型のキャビティ面に設定された節点の拘束条件を自動的に設定することにより、シミュレーション時の作業工数を大幅に削減し、且つ拘束条件設定時の人為的ミスを防止するとともに、解析の進行に応じて適宜拘束条件を更新することにより、上記の評価を精度良く実行することができるものである。
解析モデル生成部10は、解析対象となる金型及びインサートを含む成形品の解析モデルを生成し、流動解析を実行するために必要な入力データを作成する。そのために、解析モデル生成部10は、形状・条件定義部11と、節点定義部12を有する。
なお、着目節点が異なる複数の境界面上にあると判定された場合、その着目節点は角に存在するものと判定される。
着目節点がインサートと金型の境界面上に存在する場合、インサート・金型境界上節点抽出部21は、その着目節点の座標及びその着目節点が存在する境界面(複数の境界面が該当する場合は、該当する境界面全て)を表す情報を法線方向決定部22に渡す。
接平面が決定されると、法線方向決定部22は、接平面に対する法線を決定する。そして、法線方向決定部22は、接平面及び法線を表す情報(例えば、接平面を表す面方程式の各係数、法線を表す直線の方程式の各係数)を、着目節点に関する一連の情報とともに金型方向移動制限部23に渡す。なお、着目節点が接する境界面が複数ある場合、各境界面の接平面及びその法線を求める。
インサート拘束条件設定部20は、上記の処理を全ての節点について行う。ただし、解析モデルの生成時において、各節点がインサート内に存在するか、キャビティ内に存在するかを示す属性を有している場合には、インサート内の節点についてのみ、上記の処理を行うようにしてもよい。
流動解析部30は、得られた圧力分布及び温度分布を構造解析部50に渡す。
更新された解析モデルは、引き続き連成解析に使用可能なように、あるいは、シミュレーション結果として、記憶部70に保存される。
キャビティ拘束条件設定部40は、上記の処理を全ての節点について行う。ただし、解析モデルの生成時において、各節点に対して、インサート内に存在するか、キャビティ内に存在するかを示す属性が付与された場合には、その属性を参照することにより、キャビティ内の節点についてのみ、上記の処理を行うようにしてもよい。
次に、インサート拘束条件設定部20は、設定された節点のうちの任意の節点を選択し、着目節点とする(ステップS103)。なお、解析モデルの生成時において、各節点がインサート、キャビティの何れに設定されたものかを識別する属性が与えられている場合には、ステップ103では、インサート内に設定されている節点のみから、着目節点を選択する。そして、インサート・金型境界上節点抽出部21において、着目節点がインサートと金型の境界面上に存在するか否か判定する(ステップS104)。着目節点がその境界面上に存在しない場合、インサート拘束条件設定部20は、その着目節点には拘束条件を設定しない(すなわち、着目節点は何れの方向にも自由に移動可能とする)。そして制御をステップS103の前に戻し、それまで着目節点となっていない節点から、新たな着目節点を選択する。
さらに、金型のキャビティ面上の節点に対する拘束条件の設定を、金型とインサートの境界面上の節点に対する拘束条件の設定と同時に行うようにしてもよい。
さらに、既存の流動−構造解析を行うシミュレーション装置あるいはシミュレーションプログラムに対して、金型・インサートの境界上の節点、あるいは、金型のキャビティ面上の節点に上記の拘束条件を設定する機能を提供するために、上記のインサート拘束条件設定部及びキャビティ拘束条件設定部の機能のみを有する入力データ生成装置あるいは入力データ生成プログラムを作成することもできる。
10 解析モデル生成部
11 形状・条件定義部
12 節点定義部
20 インサート拘束条件設定部
21 インサート・金型境界上節点抽出部
22 法線方向決定部
23 金型方向移動制限部
30 流動解析部
40 キャビティ拘束条件設定部
41 金型キャビティ面上節点抽出部
42 法線方向決定部
43 法線方向移動制限部
50 構造解析部
51 構造解析データ取得部
52 インサート変形量算出部
53 キャビティ解析部
60 収束判定部
70 記憶部
80 通信部
90 操作表示部
200 解析モデル
201 インサート
202 キャビティ
203 金型
204〜207 節点
Claims (11)
- 金型に固定され、キャビティ内に配置されるインサートを含む成形品の解析モデルを生成し、該解析モデルに複数の節点を設定する解析モデル生成部(10)と、
前記金型と前記インサートの境界面に存在する境界上節点に所定の拘束条件を設定する拘束条件設定部(20)と、
前記解析モデルに基づいて流動解析を行い、前記キャビティ内の圧力分布及び温度分布を算出する流動解析部(30)と、
前記流動解析により算出した圧力分布及び温度分布と、前記境界上節点に設定された拘束条件に基づいて、インサートの変形量を求めるインサート変形量算出部(52)と、
を有することを特徴とする成形プロセスシミュレーション装置。 - 前記所定の拘束条件は、前記境界上節点に対して、該境界上節点の位置における前記境界面の法線に沿って前記金型方向へ移動することを制限し、前記金型方向の逆方向及び前記境界上節点の位置における前記境界面の接線方向の移動は自由とすることである、請求項1に記載の成形プロセスシミュレーション装置。
- 前記拘束条件設定部(20)は、
前記境界上節点を抽出する節点抽出部(21)と、
前記境界上節点の位置における前記境界面の法線方向を決定する法線方向決定部(22)と、
前記境界上節点に対して、前記境界面の法線方向に沿って前記金型方向へ移動することを制限し、前記金型方向の逆方向及び前記境界上節点の位置における前記境界面の接線方向の移動は自由とする拘束条件を設定する金型方向移動制限部(23)と、
を有する請求項2に記載の成形プロセスシミュレーション装置。 - 金型に固定され、キャビティ内に配置されるインサートを含む成形品の解析モデルを生成し、該解析モデルに複数の節点を設定する解析モデル生成ステップ(S101、S102)と、
前記金型とインサートの境界面に存在する境界上節点に所定の拘束条件を設定する拘束条件設定ステップ(S104、S105、S106)と、
前記解析モデルに基づいて流動解析を行い、前記キャビティ内の圧力分布及び温度分布を算出する流動解析ステップ(S108)と、
前記流動解析ステップにより算出した圧力分布及び温度分布と、前記境界上節点に設定された拘束条件に基づいて、インサートの変形量を求めるインサート変形量算出ステップ(S111)と、
を有することを特徴とする成形品の変形解析方法。 - 前記所定の拘束条件は、前記境界上節点に対して、該境界上節点の位置における前記境界面の法線に沿って前記金型方向へ移動することを制限し、前記金型方向の逆方向及び前記境界上節点の位置における前記境界面の接線方向の移動は自由とすることである、請求項4に記載の成形品の変形解析方法。
- 前記拘束条件設定ステップ(S104、S105、S106)は、
前記境界上節点を抽出する節点抽出ステップ(S104)と、
前記境界上節点の位置における前記境界面の法線方向を決定する法線方向決定ステップ(S105)と、
前記境界上節点に対して、前記境界面の法線方向に沿って前記金型方向へ移動することを制限し、前記金型方向の逆方向及び前記境界上節点の位置における前記境界面の接線方向の移動は自由とする拘束条件を設定する金型方向移動制限ステップ(S106)と、
を有する請求項5に記載の成形品の変形解析方法。 - 金型に固定され、キャビティ内に配置されるインサートを含む成形品の解析モデルを生成し、該解析モデルに複数の節点を設定する解析モデル生成ステップ(S101、S102)と、
前記金型とインサートの境界面に存在する境界上節点に所定の拘束条件を設定する拘束条件設定ステップ(S104、S105、S106)と、
前記解析モデルに基づいて流動解析を行い、前記キャビティ内の圧力分布及び温度分布を算出する流動解析ステップ(S108)と、
前記流動解析ステップにより算出した圧力分布及び温度分布と、前記境界上節点に設定された拘束条件に基づいて、インサートの変形量を求めるインサート変形量算出ステップ(S111)と、
をコンピュータに実行させるための成形プロセスシミュレーションプログラム。 - 前記所定の拘束条件は、前記境界上節点に対して、該境界上節点の位置における前記境界面の法線に沿って前記金型方向へ移動することを制限し、前記金型方向の逆方向及び前記境界上節点の位置における前記境界面の接線方向の移動は自由とすることである、請求項7に記載の成形プロセスシミュレーションプログラム。
- 前記拘束条件設定ステップ(S104、S105、S106)は、
前記境界上節点を抽出する節点抽出ステップ(S104)と、
前記境界上節点の位置における前記境界面の法線方向を決定する法線方向決定ステップ(S105)と、
前記境界上節点に対して、前記境界面の法線方向に沿って前記金型方向へ移動することを制限し、前記金型方向の逆方向及び前記境界上節点の位置における前記境界面の接線方向の移動は自由とする拘束条件を設定する金型方向移動制限ステップ(S106)と、
を有する請求項8に記載の成形プロセスシミュレーションプログラム。 - 請求項7〜9の何れか一項に記載の成形プロセスシミュレーションプログラムを有する記録媒体。
- 金型に固定され、キャビティ内に配置されるインサートを含む成形品の解析モデルを生成し、該解析モデルに複数の節点を設定し、該解析モデルに基づいて流動解析を行って算出した圧力分布及び温度分布と、該複数の節点に設定された所定の拘束条件に基づいてインサートの変形量を求める成形プロセスシミュレーション装置に入力する前記所定の拘束条件を生成する入力データ生成装置であって、
前記金型と前記インサートの境界面に存在する節点を抽出する節点抽出部(21)と、
前記節点抽出部で抽出された節点の位置における前記境界面の法線方向を決定する法線方向決定部(22)と、
前記節点抽出部で抽出された節点に対して、前記法線方向に沿って前記金型方向へ移動することを制限し、該金型方向の逆方向と、該節点の位置における前記境界面の接線方向の移動は自由とする拘束条件を設定する金型方向移動制限部(23)と、
を有することを特徴とする入力データ生成装置。
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