注塑成型过程分析方法技术

本发明专利技术通过更精确地考虑树脂的流动、固化特性，从而显著提高注塑成型模拟的整体精度。更详细地说，提供了一种注塑成型过程分析方法，其特征在于，在树脂材料的注塑成型过程的流动分析中，将树脂材料停止流动的温度作为加压时结晶温度Ｔｓ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在树脂的注塑成型过程中，尤其能提高树脂流 动、固化行为的预测精度的技术。
技术介绍
在流动过程中，假定为流体积力学中的Hele - Show流动， 使用2.5维薄壁单元或3维单元，解出纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)式，从而能预测填充图案、压力，预测出充填不足(Short shot)、合模力、产生熔接线等注塑成型上的问题。关于树脂注 塑成型中从填充至保压、冷却和脱模过程的流程，已知在日本 特开平09 - 150443号公报和日本塑性加工学会编《流动分析-塑料成型》CORONA公司2004中记载的树脂成型模拟方法。 此夕卜，作为相关文献，有曰本特表2003 - 510202号7^才艮和Fenner Roger T.著《有限元法的实际》Science公司1980年。
技术实现思路
如上所述，在现有技术中，填充压力的预测精度不足，除 了充填不足、合模力、产生熔接线以外，会对基于流动分析结 果的保压工序、冷却工序中的压力分布、温度分布、纤维取向 分布、收缩量等的预测结果产生影响，因此成为翘曲变形分析 精度差的原因。因此，无论试验产品、批量产品，塑料相关产 业对期望提高注塑成型工序中模拟的预测精度的需求非常大。 本专利技术的目的是通过更精确地考虑树脂的流动、固化特性，从 而显著提高注塑成型模拟的整体精度。本专利技术为了显著提高注塑成型模拟的精度，从模拟的角度考虑通过流动中施加压力而推进结晶化、流动停止而固化的效 果。即，本专利技术是一种，其特征在于， 在树脂材料注塑成型过程的流动分析中，将树脂材料停止流动的温度做为加压时结晶温度Ts。本专利技术能够精确地进行注塑成型过程中树脂的流动分析， 尤其是在充填不足的预测、具有薄壁部的产品的填充图案、收 缩率的预测等的精度提高上有效。由此，能够实现试制中花费 的成本、产品模具维修费用的削减、交付期的缩短、产品质量 的提高。附图说明图l是表示整体的分析处理顺序的流程图。图2是详细表示从步骤S2至步骤S4的分析处理顺序的流程图。图3是计算中使用的单元分割模型形状(平板)。图4是计算中使用的单元分割模型形状(圆盘)。图5是表示无填充聚对苯二甲酸丁 二酯树脂的体积的温度 依赖性的图表。图6是表示无填充聚对苯二甲酸丁二酯树脂的拐点的温度 依赖性的图表。图7是表示无填充聚对苯二曱酸丁 二酯树脂的粘度的剪切 速度依赖性的图表。图8是表示圓盘状平板(无填充聚对苯二甲酸丁二酯树脂) 的实际填充区域的图。图9是表示圆盘状平板(无填充聚对苯二甲酸丁二酯树脂) 在实施例3中的填充区域的图。图IO是表示圆盘状平板(无填充聚对苯二曱酸丁二酯树脂)在比较例3中的填充区域的图。图ll是表示圆盘状平板(含玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二 酯树脂)的实际填充区域的图。图12是表示圓盘状平板(含玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二 酯树脂)在实施例4中的填充区域的图。图13是表示圓盘状平板(含玻璃纤维的聚对苯二曱酸丁二 酯树脂)在比较例4中的填充区域的图。具体实施例方式以下，详细描述本专利技术。根据日本塑性加工学会编"流动分析-塑料成型，， CORONA/厶司2004,通过省略对流项进行近似，纳维-斯托克斯 式可以简化如下。<formula>formula see original document page 5</formula>^为速度矢量，t为时间，P为重力等体积力，p为密度，v 为运动粘度系数，v2为拉普拉斯算子，v为哈密顿算子，p为压 力。此外，如果考虑树脂的特性，省略惯性、重力等的影响， 设壁面上的速度为O,设壁厚中心部的厚度方向速度梯度为O, 即忽略壁厚方向的流动，将流动近似成2维等的Hele - Show流 动，可以简化成(2)式。<formula>formula see original document page 5</formula>并且，如果由质量守恒定律，代入到被称为连续式的(3) 式，则可以如(4)式那样求出填充时的压力方程式。<formula>formula see original document page 6</formula>其中，S被称为流动传导率，其用流路的厚度h、粘度T1并以(5 )式表示。<formula>formula see original document page 6</formula>另一方面，由能量守恒定律和傅立叶热传导定律，导出热传导方程，求出温度。由该温度等求出(4)式中使用的粘度， 求出压力等。此外，在含有纤维状填料的情况下，由上述计算结果，求 出各单元中速度的时间依赖性，由该结果来计算纤维取向状态。 由纤维取向状态，求出各个单元的材料各向异性、收缩量的各 向异性、弹性模量等力学上的各向异性。以上，主要是流动工序中的计算方法。在流动工序中，密 度变化在填充图案等的计算中基本上没有大的影响，但在保压 工序中主要是密度变化较大。其中，将(4)式表示的压力方程 式改变为以下示出的(6)式进行计算。<formula>formula see original document page 6</formula>平均压缩系数；|3:体积膨胀系数；Cp:比热；k:热传导率。使用该式，计算直到冷却结束的压力变化、密度变化，求 出各单元的收缩率。然后，进行线性结构计算，计算出位移即收缩后的变形量。 对各个单元求出冷却后的收缩率，但没有形成单元间的平衡。因此，为了由各个收缩率求出成型品整体的收缩率和变形，进 行结构计算。其中，对线性结构计算的基本概念进行说明的话，首先，应力/应变方禾呈式由应力-应变式、应变-^:移式、力的 平衡式构成。此外，应力-应变式由下式(7)、 (8)表示。^二士k-咖，jl…(7)_丄 ="^"...(81其中，S为应变，E为杨氏才莫量，(7为应力，D是泊松比，Y为剪切应变，T为剪切应力，G为剪切才莫量，小写的x、 y、 z表 示各坐标分量。此外，sy、 sz等y、 z成分也和上式(7)、 (8) 同样表示，省略关于它们的式子。以下，应变-位移式由下述 式(9) ~ ( 11 )表示。一其中，u、 v、 w分别表示位移的x、 y、 z分量。此外，力的 平衡式如果以X为外力的x分量，则可以以式(12)表示。& * & …"2)如果将(7) ~ (12)式离散化，进而根据虚功原理进行积 分，则可以获得单元的下述刚度方程(13 )。其中，为弹性刚度矩阵，{(1}为节点位移，(f)为节点力。 最后，将涉及单元的刚度方程(13)对全部单元进行叠加，则 获得体系整体的刚度方程。其为联立线性方程的集合，通过求 出的逆矩阵，从而进行节点位移的转换，可以获得成型品整 体的收缩量、变形。上述结构分析中的详细计算方法在Fenner, Roger T.著《有限元法的实际》Science公司1980年等中是公知 的，能通过市售的软件计算，因此省略详细说明。以上为使用2.5维薄壁结构单元的情况。以下，示出使用3 维单元的情况。在日本特开平09 - 150443号公报中，示出使用 作为(4)、 ( 5 )式的S示出的流动传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注塑成型过程分析方法，其特征在于，在树脂材料的注塑成型过程的流动分析中，将树脂材料停止流动的温度做为由下式求出的加压时结晶温度Ｔｓ。　Ｔｓ＝Ｔｓ↓［０］＋ｂ６×Ｐ　Ｔｓ↓［０］：常压下树脂材料的结晶温度（℃）　Ｐ：通过 流动分析求出的施加于树脂材料的压力（ＭＰａ）　ｂ６：结晶温度的压力依赖性系数（ＭＰａ／℃）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青木现，
申请(专利权)人：宝理塑料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]