專利名稱：分析模型制作方法以及預測成型缺陷的模擬系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制作分析模制件的形狀的分析模型的分析模型 制作方法。本發明涉及一種用于預測通過注射成型生產的樹脂產品的成型 缺陷的模擬系統。
背景技術：
要解決的第一問題
在現有技術的分析模型制作方法中，如JP-A-2005-196245中所公開的， 通過對固定模具的、與模制件的前表面相對應的表面以及可移動模具的、 與模制件的后表面相對應的表面進行三維測量獲得點群數據，并由各點群 數據制作實際測量的各表面的模型，計算各個實際測量的模型的結點之間 的間距作為模制件的厚度，并且通過在模具被記錄的部分處匹配各個實際 測量的模型來制作分析模型。
根據現有技術的分析模型，雖然分析模型可以通過對模具進行三維測 量容易地制作，但是未考慮實際夾緊力的作用和在將兩個模具緊固在一起 時產生的誤差，這產生的問題是不能精確地獲得準確的厚度。
要解決的第二問題
通過制備具有與產品的形狀一致的空腔的模具，并將熱塑性樹脂注射 到用于注射成型的模具中，而形成諸如汽車保險杠或裝飾件的樹脂產品。 更具體地來講，在此注射成型中，首先，將可移動模具夾緊到固定模具， 并且在可移動模具和固定模具之間限定與產品的形狀相一致的空腔。然
4后，在預定的注射壓力下通過噴射設備注射熔融樹脂，以使空腔填充有熔 融樹脂。此外，當將熔融樹脂填充在空腔中時，對熔融樹脂施加保壓壓力。 此后，在通過保壓壓力冷卻熔融樹脂之后，打開模具以移去模制品。
在上述注射成型中，為了獲得高質量的模制件，需要適當地設定模具 的形狀和成型條件，所述成型條件包括注射到模具中的熔融樹脂的總量、 流量、溫度和壓力。在沒有適當地設定模具的形狀或成型條件的情況下， 會在模制件的表面上產生不平整性(以下稱為"變形")。
近年來，已經研制了預先檢驗這種變形的產生的模擬系統(例如，參見
JP-A-10-138310)。更具體地來講，在JP-A-10-138310中所述的模擬系統中， 通過CAE分析預測在模制件中將要產生的變形程度，并且通過CAD系統反 復地重設成型條件和重新設計模具，直到變形程度落入預定值內為止。通 過使用模擬系統預測變形的產生，在實際制造模具之前，可以減少制造模 具所需的成本和時間。
另外，在JP-A-10-138310中，來自模制件的參考面的不平整量被定義 為變形程度，此外，根據從厚度值、壓力積分值、流動溫度和加壓時間的 CAE分析獲得的結果計算此變形程度。然而，在通過此模擬計算的變形程 度下，不能以良好精度再現實際變形，因此，需要一種可以以更高精度預 測變形的產生的模擬系統。
發明內容
本發明的示例性實施例解決了上述問題和以上沒有說明的其它問題。 然而，本發明不需要克服上述問題，因此，本發明的一些實施方式可能沒 有克服上述具體問題。
本發明的一個目的是提供一種用于制作具有高分析精度的分析模型 的分析模型制作方法，所述分析模型可以再現實際模制件的厚度。
根據本發明的一個或多個方面，提供一種用于制作分析模制件的形狀 的分析模型的方法。所述方法包括以下步驟(a)對模制件的形狀進行三維 測量以獲得形狀數據；(b)將所述形狀數據劃分成限定模制件的厚度的兩個 表面中；(c)計算劃分的兩個表面之間的偏差作為厚度數據；(d)使厚度數據 與形狀數據相關聯；(e)從關于模制件的CAD數據制作模制件的形狀模型；(f)使形狀模型與形狀數據相關聯；以及(g)根據步驟(f)中的關聯操作將與形
狀數據相關的厚度數據賦給形狀模型，從而制作分析模型。
根據本發明，可以將基于實際模制件的厚度數據賦給分析模型，由此， 實際夾緊力的作用和在緊固兩個模具期間產生的誤差可以反映給分析模 型。因此，可以制作具有高分析精度的分析模型，所述分析模型可以再現 實際模制件的厚度。
根據本發明的一個或多個方面，步驟(f)包括以下步驟使從形狀數據 獲得的形狀模型的坐標點群與從形狀數據獲得的形狀數據的坐標點群相 關聯。步驟(g)包括以下步驟將與形狀數據有關的厚度數據賦給形狀模型 的坐標點，形狀模型的坐標點與形狀數據的坐標位置最接近。
根據本發明，可以將厚度數據容易地賦給形狀數據的適當位置，由此， 可以制作具有高分析精度的分析模型，所述分析模型可以再現實際模制件 的厚度。
根據本發明的一個或多個方面，步驟(d)包括以下步驟使厚度數據與 兩個表面中的一個的形狀數據相關聯，以及步驟(f)包括以下步驟使所述 一個表面的形狀數據與對應于所述一個表面的形狀模型的一部分相關聯。
根據本發明，可以以高精度使形狀數據和形狀模型彼此相關聯，并且 此外，可以以確保的方式將厚度數據賦給形狀模型。因此，可以制作具有 高分析精度的分析模型，所述分析模型可以再現實際模制件的厚度。
此外，本發明的一個方面提供可以以高精度控制成型缺陷的產生的模 擬系統。
根據本發明的一個或多個方面，提供一種模擬系統，所述模擬系統用 于通過模擬由注射成型制造樹脂產品的過程來預測樹脂產品的成型缺陷。 所述系統包括流動性分析執行部分，所述流動性分析執行部分執行熔融 樹脂的流動性分析，所述熔融樹脂在一定成型條件下注射形成產品形狀； 實際質量計算部分，所述實際質量計算部分根據流動性分析的結果對每一 個單元計算熔融樹脂的實際質量；需要質量計算部分，所述需要質量計算 部分根據流動性分析的結果對每一個單元計算需要的熔融樹脂的質量；理
想質量計算部分，所述理想質量計算部分對每一個單元計算熔融樹脂的理
想樹脂質量；以及成型缺陷確定部分，所述成型缺陷確定部分根據通過實
6際質量與需要質量之間的差除以理想質量所計算的指數對每一個單元確 定成型缺陷。
根據本發明的一個或多個方面，提供一種用于通過模擬由注射成型制 造樹脂產品的過程來預測樹脂產品的成型缺陷的方法。所述方法包括以下 步驟(a)執行熔融樹脂的流動性分析，所述熔融樹脂在一定成型條件下注 射形成產品形狀；(b)根據流動性分析的結果對每一個單元計算熔融樹脂的 實際質量；(c)根據流動性分析的結果對每一個單元計算熔融樹脂的需要質 量；(d)對每一個單元計算熔融樹脂的理想樹脂質量；以及(f)根據通過實際 質量與需要質量之間的差除以理想質量計算的指數對每一個單元確定成 型缺陷。
根據本發明，通過根據考慮每一個單元的熔融樹脂的量所計算的指數 對每一個單元確定成型缺陷，可以以高精度控制成型缺陷的發生。此外，
通過由模擬確定模具的形狀和成型條件以防止成型缺陷，可以在提高產品 質量的同時減少制備模具的時間和成本。
根據本發明的模擬系統，通過由考慮每一個單元中的熔融樹脂的量所 確定的指數確定每一個單元中的成型缺陷，可以以高精度控制成型缺陷的 出現。此外，通過進行模擬以不出現成型缺陷的方式確定模具形狀和成型 條件，可以在提高模制產品質量的同時減少制備模具所需的時間和成本。
圖l是根據本發明的第一示例性實施例的分析模型制作系統的整體方 框圖2是顯示根據第一示例性實施例的分析模型制作方法的操作的流程
圖3A-3E是顯示圖2中的步驟11-16中的操作的細節的說明圖； 圖4A-4C是顯示圖2中的步驟21-23中的操作的細節的說明圖； 圖5A-5C是顯示圖2中的步驟31-33中的操作的細節的說明圖； 圖6是顯示根據本發明的第二示例性實施例的模擬系統的示意性結構 的方框圖;
圖7是顯示根據第二示例性實施例的模具形狀數據的具體示例圖；圖8A-8C是顯示通過實際的注射成型制造樹脂產品的具體過程圖； 圖9是顯示根據第二示例性實施例的、通過注射成型模擬確定成型缺 陷的過程的流程圖10是顯示根據第二示例性實施例的三角形單元的圖式； 圖11是顯示根據第二示例性實施例的PVT曲線的結構圖；以及 圖12是顯示根據第二示例性實施例的注射成型模擬的結果圖。
具體實施例方式
作為本發明的第一示例性實施例，以下參照圖1-5C說明用于制作分析 樹脂模制件的形狀的分析模型的分析模型制作系統和通過上述系統執行 的分析模型制作方法。
首先，以下參照圖l說明總體結構。根據此實施例的分析模型制作系 統包括控制器1和連接到控制器1的三維測量裝置2。
控制器l例如是由諸如個人計算機或工作站的通用計算機系統構成的 處理器，并至少包括多邊形數據處理部分11和點群數據處理部分12。此外， 控制器1包括顯示部分15和輸入部分16，并且可以通過輸入/輸出端口(未示
出)連接到外部設備。
三維測量裝置2是用于測量模制件P的表面形狀并輸出已測量表面的 形狀作為點群數據的裝置。例如，光學三維測量裝置用作三維測量裝置2。 光學三維測量裝置通過與反射光的干涉在非接觸狀態下對表面形狀進行 測量，其中所述反射光是通過將激光束輻射到模制件P的表面上而產生。
控制器l的多邊形數據處理部分ll是用于執行編輯多邊形數據的操作 的處理部分，具體地來講，多邊形數據處理部分ll可以編輯多邊形的整合 或分離。此外，多邊形數據處理部分ll具有將點群數據轉換成多邊形數據 的另外的功能。
具體地，多邊形數據處理部分11執行將從三維測量裝置2輸出的點群 數據轉換成模制件P的多邊形數據(與本發明的形狀數據相對應)的操作、將 多邊形數據劃分成限定模制件P的厚度的兩個表面的操作、以及計算劃分 的表面的偏差作為厚度數據的操作。多邊形數據處理部分11執行由CAD數 據產生多邊形數據的操作。控制器1的點群數據處理部分12是執行編輯點群數據的操作的處理部 分。具體地來講，點群數據處理部分12執行處理構造點群數據的坐標值和 將所述坐標值互相連接的矢量值的操作。此外，點群處理部分12具有將多 邊形數據轉換成點群數據的另外的功能。
具體地，點群數據處理部分12執行從模制件P的多邊形數據提取X、 Y、 Z三個方向上的坐標點的點群化操作、計算坐標點之間的距離以提取最近 坐標點的模型關聯操作以及交換厚度數據的厚度賦值操作(thickness imparting operation )。
此外，控制器1包括的顯示部分15為顯示器，將在所述顯示器上顯示 控制器l的處理結果。另外，輸入部分16為鍵盤或鼠標，操作者使用所述 鍵盤或鼠標將指令和其它輸入輸入到控制器l中。
此外，控制器1可以捕獲模制件的CAD數據或類似數據，并通過輸入/ 輸出端口(未示出)輸出控制器l的處理結果。
此外，在此實施例中，各個處理部分ll、 12可以由諸如CPU、 ROM、 RAM的硬件構成，并且這些CPU、 ROM、 RAM和類似硬件可以由普通硬 件構成，或者所述處理部分的一部分或全部可以由不同的硬件構成。
接下來，參照圖2中顯示的流程圖說明分析模型制作方法。
在根據此實施例的分析模型制作方法中，操作(步驟11-16)與實驗中通
過使用用于對樹脂模制件執行注射成型的模具形成的試驗模制件P相關， 而操作(步驟21-23)是基于CAD數據，樹脂模制件的設計值記錄在所述CAD
數據中。操作(步驟ll-16)和操作(步驟21-23)同時執行。
首先，以下說明與試驗模制件P有關的操作。
當完成試驗模制件P時，操作者通過使用三維測量裝置2對試驗模制件 P執行三維測量。在三維測量中，如圖3A中所示，對試驗模制件P進行密封 以指定測量點，接著對試驗模制件P的所有表面進行三維測量。然后，控 制器1在每一個測量表面上按順序地獲得從三維測量裝置2輸出的點群數
據(步驟ll)。點群數據是坐標點群數據，在所述坐標點群數據中指定三維 坐標系中的坐標點。
接下來，控制器l的多邊形數據處理部分ll將點群數據轉換成由具有 預定體積的多邊形數據組成的形狀數據(步驟12)，然后將所述形狀數據劃分成外表面P1和內表面P2，所述外表面和內表面中的每一個限定試驗模制 件的厚度，如圖3B中所示(步驟13)。
接下來，多邊形數據處理部分11計算外表面P1與內表面P2之間的距離 (偏差)作為厚度數據t (步驟14)。然后，如圖3C中的數值所示，厚度數據t 與位于外表面P1上的每一個多邊形的形狀數據相關(步驟15)。
接下來，點群數據處理部分12執行將試驗模制件P的形狀數據(多邊形 數據)轉換到XYZ坐標系中的坐標位置的點群化操作(步驟16)。具體地來 講，在此點群化操作中，如圖3D中所示，形狀數據和在X、 Y、 Z方向上以 恒定間隔設置的網格線之間的交點被提取作為坐標點群，并且與外表面P1 的形狀數據相關的厚度數據被移植(port)給每一個坐標點。厚度數據不 僅移植給與外表面P1相對應的坐標點，而且還移植給構成厚度的所有坐標 點(內表面P2上的坐標點)。
在所有交點上執行厚度數據的移植，由此，如圖3D中所示，可以獲得 試驗模制件P的坐標點群數據。在點群數據中，將各厚度數據t添加到X、 Y、 Z三維坐標系中相應的坐標點。
接下來，以下說明基于CAD數據的操作。
當控制器1獲得其中記錄樹脂模制件的設計值的CAD數據時(步驟21)， 多邊形數據處理部分11由CAD數據制作形狀模型(步驟22)。如圖4A中所 示，形狀模型為模型P'，所述模型P'由表示多邊形的最小單元的三角形網 格形成。此外，雖然沒有示出，但是包括由CAD數據計算的每一個三角形 網格的一部分的厚度t'(設計值)與每一個三角形網格相關。
接下來，如圖4B中所示，點群數據處理部分12將每一個三角形網格的 重心位置轉換成XYZ坐標系中的坐標點群數據(步驟23)。對所有三角形網 格執行此過程，由此，如圖4C中所示，可以獲得形狀模型P'的坐標點群數 據。在所述點群數據中，將與每一個三角形網格相關的厚度數據t'添加到X、 Y、 Z三維坐標中的坐標點位置。
接下來，控制器1根據對試驗模制件P執行的操作(步驟11-16)和對CAD 數據執行的操作(步驟21-23)執行以下操作(步驟31-33)。
首先，如圖5A中示例性的所示，點群數據處理部分12執行使在步驟16 中獲得的試驗模制件P的坐標群數據與在步驟23中獲得的形狀模型P'的坐標點群數據相關聯的模型關聯操作(步驟31)。具體地來講，如圖5B中所示，
提取形狀模型p'的一個坐標點(x'、 y、 z')，然后從試驗模制件p的坐標點(xi、
yl、 zl)、 (x2、 y2、 z2)......搜索與如此提取的坐標點最接近的坐標點(x2、
y2、 z2)。
然后，點群數據處理部分12賦予厚度數據t2，厚度數據t2被移植給最 接近坐標點(x2、 y2、 z2)作為形狀模型P'的坐標點(x'、 y'、 z')的厚度數據(步 驟32)。具體地，形狀模型P'的坐標點群具有的厚度數據t'被轉換成如此賦 值的厚度數據t2。
然后，點群數據處理部分12對形狀模型P'的所有坐標點執行上述操作， 并且此后如圖5C中所示，將形狀模型P'的坐標點群數據轉換成原始的三角 形網格數據，同時移植所賦予的厚度數據(步驟33)。由此，該系列操作結 束。
通過這一系列操作，可以制作分析模型，在所述分析模型中，將基于 實際的試驗模制件P的厚度數據賦給形狀模型P'，由此，實際夾緊力的作用 和在緊固兩個模具期間產生的誤差可以反映給分析模型。這樣，可以實現 具有高分析精度的分析模型，從而可以復制實際模制件的厚度。
在本實施例的步驟32中，從形狀模型P'的各坐標點中搜索試驗模制件P
的最接近坐標點，以將厚度數據賦給所述形狀模型。然而，本發明不限于 此。例如，可以設置關于距離的恒定閾值，使得在所述閾值的范圍內搜索 試驗模制件P的坐標點。通過采用這種結構，在對于形狀模型P'的坐標點不 存在試驗模制件P的適當坐標點的情況下，可以避免厚度數據的賦值。
此外，在此實施例中，對形狀模型P'的所有坐標點執行步驟31、 32中 的模型關聯操作和厚度賦值操作。然而，也可以預先僅將厚度數據賦給試 驗模制件P和形狀模型P'的外表面P1的坐標點，并且可以僅對外表面P1上 的坐標點執行關聯操作和厚度賦值操作。在這種情況下，因為僅處理外表 面P1的坐標點，所以通過縮短處理時間可以容易地執行厚度數據的賦值。 此外，在這種情況下，所賦給的厚度數據需要從與外表面P1相對應的坐標 點移植給限定形狀模型P'的厚度的、形狀模型P'的內表面P2上的坐標點。
第二示例性實施例
ii以下根據
本發明的第二示例性實施例。圖6是顯示根據本發
明的第二示例性實施例的模擬系統100的示意性結構的方框圖。
模擬系統100包括輸入單元200，操作者通過所述輸入單元輸入各種 數據和指令；運算單元300，所述運算單元用于執行各種類型的算術運算； 和用于顯示圖像的顯示單元600。如以下詳細所示，在模擬系統100中，由 上述硬件配置對通過注射成型制造樹脂產品的過程進行模擬，從而預測樹 脂產品中的成型缺陷的產生。
輸入單元200由可以由操作者操作的、諸如鍵盤或鼠標的硬件構成。 輸入到輸入單元200的數據或指令被輸入到運算單元300中。
顯示單元600由可以在其上顯示圖像的、CRT或液晶顯示器的硬件構 成。例如，與隨后說明的注射成型模擬的結果有關的圖像(例如，從運算單 元300輸出的圖像)在顯示單元600的顯示部分上顯示。
運算單元300包括存儲單元400和中央處理器單元(CPU)500。存儲單元 400由RAM、 ROM和硬盤構成。中央處理器單元(CPU)500根據存儲在存儲 單元400中的數據和從輸入單元200輸入的數據運行各種類型的程序。
除了與將在后面說明的執行注射成型模擬相關的系統程序之外，在執 行該模擬中所涉及的各種類型的數據(例如，模具形狀數據、樹脂特性數據 和成型條件數據)存儲在運算單元300的存儲單元400中。
模具形狀數據是在注射成型中使用的模具的三維形狀數據，并且所述 數據由CAD系統設計或修改。
圖7是顯示模具形狀數據的具體示例的視圖。在此實施例中，如圖7中 所示，以下說明車輛的保險杠B通過注射成型制造的情況。
如圖7中所示，除了與模制件的厚度和形狀相關的三維形狀數據之外， 關于多個澆口G1、 G2、 G3、 G4的位置的信息和關于多個流道R1、 R2、 R3的位置的信息包括在模具形狀數據中，其中熔融樹脂從所述多個澆口注
射。 '
回到圖6，成型條件數據包括執行注射成型時的熔融樹脂的狀態或模
具的狀態。隨后詳細說明成型條件數據的構造。
樹脂特性數據與在注射成型中使用的樹脂的特性有關。更具體地來
講，除了關于樹脂的物理特性(例如，樹脂的比熱、熱導率、固化溫度、楊氏模量和泊松比)的數據之外，樹脂特性數據還包括與PVT曲線(見圖ll) 有關的數據，所述曲線使樹脂壓力、比容和溫度彼此相關。
圖8A-8C顯示通過實際的注射成型制造樹脂產品的具體過程圖。如圖 8A-8C中所示，注射成型由三個步驟構成，所述步驟包括填充步驟(圖8A)、 保壓壓力施加/冷卻步驟(圖8B)和模具打開步驟(圖8C)。
在填充步驟中，將可移動模具910夾緊到固定模具920,而在可移動模 具910與固定模具920之間形成空腔C。進一步，通過注射設備(未示出)在預 定的成型條件下將熔融樹脂填充在空腔C中。這里，在填充熔融樹脂期間， 將具有預定壓力的保壓壓力(dwell pressure)施加給空腔C中的熔融樹脂。
在保壓壓力施加/冷卻步驟中，在將保壓壓力施加到空腔C中的熔融樹 脂的同時，冷卻熔融樹脂。因此，熔融樹脂逐漸凝固并收縮。
在模具打開步驟中，在熔融樹脂已經凝固之后打開模具，然后從模具 的內部移除模制件。
在如上所述的注射成型過程中，作為在模制件中產生變形的主要原 因，要考慮的是熔融樹脂的量不足。即，在填充步驟中，要考慮在后面的 保壓壓力施加/冷卻步驟中熔融樹脂的可能收縮，因此在施加保壓壓力的同 時將比空腔C的容積大的熔融樹脂量填充在空腔C中。然而，在此步驟中所
填充的熔融樹脂量相對于需要的量不足的情況下，模制件的厚度收縮為大 于要求的厚度，這將產生變形。然后，如以下所述，在此實施例的注射成 型模擬系統中，通過尤其注意填充在以假設方式設定的模具中的熔融樹脂 的量來實現成型缺陷的確定。
以下將詳細說明此實施例的注射成型模擬系統。圖9是顯示使用注射 成型模擬系統確定模制件的成型缺陷的過程的流程圖。
在步驟S10中，從存儲單元讀取模具形狀數據。
在步驟S20中，從存儲單元讀取樹脂特性數據。
在步驟S30中，設定成型條件數據。使用存儲在存儲單元中的數據或 從輸入單元輸入的數據作為成型條件數據。具體地來講，除了在將熔融樹 脂注射到模具的內部期間熔融樹脂的注射溫度、注射流量和注射壓力之 外，成型條件數據還包括流動性分析所需的數據，例如模具溫度、保壓壓 力分布圖。
13接下來，在步驟S40-S80中，根據模具形狀數據、樹脂特性數據和成 型條件數據執行對注射到以假設方式設定的模具的內部中的熔融樹脂的 流動性分析。在流動性分析中，執行對填充步驟和保壓壓力施加/冷卻步驟 中的熔融樹脂的性能和狀態的變化的時序分析。來自此流動性分析的輸出 包括例如模具中的熔融樹脂的質量分布、壓力分布和溫度分布。以下說明 具體步驟。
在步驟S40中，在上述步驟中設定的成型條件下開始熔融樹脂的注射。 在步驟S50中，確定熔融樹脂的壓力在模具的整個區域上是否已經超 過閾值。此閾值被設定為確定熔融樹脂在充足壓力下是否已經填充在模具 中。更具體地來講，閾值被設定成例如在大約20 MPa-大約30 MPa的范圍 內，所述范圍取決于模制件的厚度和形狀。如果該確定結果為是，則將會 明白熔融樹脂的填充己經完成，并且所述過程進行到步驟S60。反之，如 果該確定結果為否，則確定的是熔融樹脂正在模具中流動或移動，熔融樹 脂的注射要繼續。
在步驟S60中，烙融樹脂的注射響應于步驟S50中的、熔融樹脂的填充 已經完成的確定結果而結束。接著，開始熔融樹脂的冷卻，并且分析熔融 樹脂的狀態變化的過程。
具體地，如圖10中所示，模具中的熔融樹脂被分成多個三角形單元
(triangular element) Ei(i=l， 2，......)，并且對每一個單元Ei分析熔融樹
脂的狀態(樹脂溫度Ti、樹脂質量Mi、樹脂壓力Pi)隨著時間發生的變化。
在步驟S70中，對每一個單元Ei記錄在壓力Pi變為"O"時的樹脂溫度Ti 和樹脂質量Mi。此外，當壓力Pi變為"O"時的時間被稱為固化時間ti。另夕卜， 在下文中，固化時間t塒的樹脂質量Mi被稱為實際質量Mi。
在步驟S80中，確定所有單元Ei(i^， 2......)的壓力Pi是否已經變為"O"。
即，確定是否已經對所有單元Ei完成對樹脂溫度Ti、實際質量Mi和固化時 間ti的記錄。如果該確定結果為是，則所述過程進行到步驟S90，反之如果 該確定結果為否，則所述過程進行到步驟S70。
在步驟S90中，分別計算每一個單元Ei的單元體積Vi、溫度Ti下的每一 個單元Ei的比容SVi和室溫(例如，25(c))下或熔融樹脂凝固之后的比容 SVOi。具體地來講，每一個單元Ei的單元體積Vi如圖10中所示由表面面積Si乘以厚度Wi來計算。
此外，根據如圖ll中所示使熔融樹脂的壓力、比容和溫度彼此相關的PVT曲線，計算溫度Ti下的比容SVi和熔融樹脂凝固之后的比容SV0i。
在步驟100中，對每一個單元EH十算熔融樹脂所需的樹脂質量NMi。需要的樹脂質量NMi是表示當熔融樹脂在時間ti時填充在單元Ei中的單元Ei的質量的物理量。需要的樹脂質量NMi通過單元體積Vi除以比容SVi來計算，如以下公式(l)所示
需要質量NMi-單元體積Vi/比容SVi (1)
在步驟S110中，計算熔融樹脂凝固之后每一個單元Ei的理想樹脂質量IMi。此理想樹脂質量IMi是表示熔融樹脂凝固之后單元Ei的樹脂質量的物理量，并在熔融樹脂凝固之后通過單元體積Vi除以比容SVOi來計算，如以下公式(2)所示
理想樹脂質量IMi-單元體積W比容SVOi (2)
在步驟S120中，計算表示每一個單元Ei中的變形程度的變形指數DIi。通過從實際樹脂質量Mi中減去需要的樹脂質量NMi獲得的值除以理想樹脂質量M凍獲得變形指數DIi，如以下公式(3)所示
變形指數DIi氣實際樹脂質量Mi-需要的樹脂質量NMi)/理想樹脂質量IMi (3)
在上述的公式(3)中，變形指數DIi的分子表示在注射成型之后過量或不足的填充樹脂的量。因此，當實際樹脂質量Mi小于需要的樹脂質量NMi時，變形指數DIi為負值。因此，變形程度越大，變形指數DIi的值越小。此外，通過所述值除以表示熔融樹脂凝固之后樹脂的量的理論值的理想樹脂質量IMi，變形指數DIi可以被定義為表示每一個單元Ei的程度是過量還
是不足的無限維指數。
在步驟S130中，對每一個單元Ei根據變形指數DIi確定成型缺陷。更具體地來講，將變形指數DIi與確定閾值TH相比較，并且如果變形指數DIi小于確定閾值TH，則確定在單元Ei中已經發生變形。即，確定的是在該單元中已經出現成型缺陷。
這里，如果確定已經出現成型缺陷，換句話說，如果存在變形指數小
15于確定閾值TH的單元，則基本上要重復執行成型條件數據和模具形狀數據
的修改以及步驟S10-S130的執行，直到在所有單元中變形指數均超過確定閾值TH為止。
圖12是顯示上述的注射成型模擬的結果的圖式。縱坐標軸表示通過模擬結果計算的每一個單元的變形指數。橫坐標軸表示每一個單元的實際變形量。
如圖中所示，可以看到的是在變形指數與實際變形量之間具有清楚的相互關系。§卩，變形指數越小，則變形量越大。從圖中驗證的是變形指數對確定變形的發生是有用的。
此外，相對于變形指數設定確定閾值TH，使得在導出變形指數與實際變形量之間的相互關系之后，實際變形量變得小于期望值。
根據本實施例，對在預定的成型條件下注射的熔融樹脂實施流動性分析。然后，根據分析的結果，計算填充在以假設方式設定的模具中的、每一個單元Ei的熔融樹脂的實際樹脂質量Mi和每一個單元Ei的熔融樹脂的所需樹脂質量NMi。接著，計算每一個單元Ei的熔融樹脂的理想樹脂質量IMi，并且通過使實際樹脂質量Mi與需要的樹脂質量NMi之間的差除以理想樹脂質量IMi來計算變形指數DIi，由此，根據變形指數DIi確定每一個單元Ei中的成型缺陷。因此，通過基于考慮每一個單元Ei的熔融樹脂的量所計算的變形指數DK確定每一個單元Ei中的成型缺陷，可以以高精度控制成型缺陷的出現。此外，通過實施模擬以確定可以避免成型缺陷的模具形狀和成型條件，可以減少制備模具所需的時間和成本，同時提高模制品的質
在本實施例的模擬系統中，通過制作構成模擬基礎的成型條件數據和模具形狀數據，并重復執行注射成型模擬的步驟S10-S130以及成型條件數據和模具形狀數據的修改，可以確定不出現成型缺陷的成型條件和模具形狀。即，在本實施例的模擬系統中，在不需要測試樣品模具和由測試樣品模具制造的測試樣品產品的情況下就可以確定不出現成型缺陷的成型條件和成型形狀。然而，不出現成型缺陷的成型條件和模具形狀也可以通過使用此實施例的模擬系統與測試樣品模具和測試樣品產品的實際制備相接合而更有效地來確定。在這種情況下，當執行一次注射成型模擬，并且根據在所述模擬中確定的結果然后修改成型條件數據和模具形狀數據時，測試樣品模具和產品的結果被優選地反映出來。更具體地說，首先，根據注射成型模擬中的確定結果制備測試樣品模具，接著，使用測試樣品模具制備測試樣品產品。然后，測量測試樣品產品中的各個單元的厚度，并且根據測量值修改成型條件數據和模具形狀數據。在執行數據修改中通過使用關于實際測試樣品產品的信息，可以更有效地(即，在短期內)確定不出現成型缺陷的成型條件和模具形狀。
雖然己經參照本發明的特定示例性實施例顯示并說明了本發明，但是本領域的普通技術人員將會理解的是，在不背離如所附權利要求限定的本發明的精神和范圍的情況下可以在形式和細節上做各種改變。因此，目的是將所有這種改變和修改涵蓋在所附權利要求中以落入本發明的精神和范圍內。
權利要求
1.一種制作用于分析模制件的形狀的分析模型的方法，所述方法包括以下步驟(a)對所述模制件的形狀進行三維測量以獲得形狀數據；(b)將所述形狀數據劃分成限定所述模制件的厚度的兩個表面；(c)計算劃分的所述兩個表面之間的偏差作為厚度數據；(d)使所述厚度數據與所述形狀數據相關聯；(e)由關于所述模制件的CAD數據制作所述模制件的形狀模型；(f)使所述形狀模型與所述形狀數據相關聯；以及(g)根據步驟(f)中的關聯操作將與所述形狀數據相關聯的所述厚度數據賦給形狀模型，從而制作所述分析模型。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中-.步驟(f)包括以下步驟使從所述形狀數據獲得的所述形狀模型的坐標 點群與從所述形狀數據獲得的所述形狀數據的坐標點群相關聯；以及步驟(g)包括以下步驟將與所述形狀數據相關聯的所述厚度數據賦給 所述形狀模型的坐標點，所述形狀模型的所述坐標點與所述形狀數據的坐 標位置最接近。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中步驟(d)包括以下步驟使所述厚度數據與所述兩個表面中的一個的形 狀數據相關聯；以及步驟(f)包括以下步驟使所述一個表面的形狀數據與對應于所述一個 表面的形狀模型的一部分相關聯。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中步驟(d)包括以下步驟使所述厚度數據與所述兩個表面中的一個的形 狀數據相關聯；以及步驟(f)包括以下步驟使所述一個表面的形狀數據與對應于所述一個 表面的形狀模型的一部分相關聯。
5. —種模擬系統，所述模擬系統用于通過模擬由注射成型制造樹脂產 品的過程來預測樹脂產品的成型缺陷，所述系統包括流動性分析執行部分，所述流動性分析執行部分執行熔融樹脂的流動 性分析，所述熔融樹脂在一定成型條件下注射形成產品形狀；實際質量計算部分，所述實際質量計算部分根據所述流動性分析的結果對每一個單元計算所述熔融樹脂的實際質量；需要質量計算部分，所述需要質量計算部分根據所述流動性分析的結 果對每一個單元計算熔融樹脂的需要質量；理想質量計算部分，所述理想質量計算部分對每一個單元計算熔融樹 脂的理想樹脂質量；以及成型缺陷確定部分，所述成型缺陷確定部分根據通過所述實際質量與 所述需要質量之伺的差除以所述理想質量所計算的指數對每一個單元確 定成型缺陷。
6.—種通過模擬由注射成型制造樹脂產品的過程來預測樹脂產品的成 型缺陷的方法，所述方法包括以下步驟(a) 執行熔融樹脂的流動性分析，所述熔融樹脂在一定成型條件下注射 形成產品形狀；(b) 根據所述流動性分析的結果對每一個單元計算所述熔融樹脂的實 際質量；(c) 根據所述流動性分析的結果對每一個單元計算所述熔融樹脂的需 要質量；(d) 對每一個單元計算所述熔融樹脂的理想樹脂質量；以及 (f)根據通過所述實際質量與所述需要質量之間的差除以所述理想質量計算的指數對每一個單元確定成型缺陷。
全文摘要
本發明提供一種用于制作分析模制件的形狀的分析模型的方法。所述方法包括以下步驟(a)對模制件的形狀進行三維測量以獲得形狀數據；(b)將形狀數據劃分成限定模制件的厚度的兩個表面；(c)計算劃分的兩個表面之間的偏差作為厚度數據；(d)使厚度數據與形狀數據相關聯；(e)由關于模制件的CAD數據制作模制件的形狀模型；(f)使形狀模型與形狀數據相關聯；以及(g)根據步驟(f)中的關聯操作將與形狀數據相關聯的厚度數據賦給形狀模型，從而制作分析模型。
文檔編號B29C45/76GK101685475SQ20091016602
公開日2010年3月31日 申請日期2009年8月7日 優先權日2008年8月8日
發明者久井研司, 森川秀峰 申請人:本田技研工業株式會社