專利名稱：注射模塑條件分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)利用注射模塑機(jī)模制樹脂產(chǎn)品時(shí)分析填充在模具中的熔融樹脂的性能的一種方法，并且涉及一種通過互聯(lián)網(wǎng)提供注射模塑條件的分析結(jié)果的方法。
首先，將模具形狀和樹脂物體形狀的形狀數(shù)據(jù)輸入到形狀數(shù)據(jù)輸入部分101，這種形狀數(shù)據(jù)103被分成小單元以便在諸如有限單元法、邊界單元法以及差分法的數(shù)值分析方法中使用，并且被存儲(chǔ)在形狀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分105。
然后，當(dāng)將填充樹脂的流量和溫度輸入到注射模塑條件數(shù)據(jù)輸入部分111時(shí)，流量和溫度數(shù)據(jù)113被數(shù)值處理并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分115。
另外，當(dāng)將上述形狀數(shù)據(jù)103以及流量和溫度數(shù)據(jù)113輸入到模內(nèi)性能分析部分121時(shí)，在熔融樹脂填充到模具內(nèi)時(shí)進(jìn)行其性能分析，并且進(jìn)行從完成填充到澆口密封的過程中的壓力保持過程分析，和澆口密封后模具內(nèi)的冷卻過程的分析，以及對(duì)這些所分析過程期間模具內(nèi)的模制樹脂性能的性能數(shù)據(jù)123進(jìn)行計(jì)算。其中，性能數(shù)據(jù)123存儲(chǔ)在性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分125。
然而，在上述在先技術(shù)中，只有模制樹脂的流量和溫度數(shù)據(jù)113被輸入到注射模塑條件數(shù)據(jù)輸入部分111，而沒有輸入鑄缸圓桶內(nèi)殘余的熔融樹脂的壓縮率，從而分析中沒有考慮到填充在該部分內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率。因?yàn)樵趫A桶內(nèi)有大量的熔融樹脂，如果不考慮壓縮率，那么存在實(shí)際的注射模塑條件不同于模擬獲得的預(yù)計(jì)值的危險(xiǎn)，使得必須使用實(shí)際設(shè)備進(jìn)行大量的預(yù)計(jì)值的調(diào)整和校正。另外，如果殘余在圓桶內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率發(fā)生變化，那么此時(shí)必須再次進(jìn)行預(yù)計(jì)值的調(diào)整。
此外，在上述在先技術(shù)中，沒有輸入有關(guān)注射模塑機(jī)的諸如電機(jī)和螺桿的組件中的運(yùn)行延遲的數(shù)據(jù)。這樣，利用以前的模擬方法很難進(jìn)行注射模塑機(jī)中的控制器的性能評(píng)估，其中控制器具有響應(yīng)從而填充模具的熔融樹脂的流量接近目標(biāo)響應(yīng)模式。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的注射模塑條件分析方法利用輸入數(shù)據(jù)并且考慮了噴嘴路徑的形狀和殘留在鑄缸圓桶內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率，進(jìn)行熔融樹脂填充到模具內(nèi)的過程中的流量分析，從而計(jì)算熔融樹脂填充到模具內(nèi)的過程中的流動(dòng)特性，并且計(jì)算流入模制腔內(nèi)的熔融樹脂的流動(dòng)特性，其中，這些輸入數(shù)據(jù)包括模具形狀數(shù)據(jù)，其中模制腔根據(jù)被模制樹脂物體的形狀按數(shù)學(xué)方法確定；樹脂通路形狀數(shù)據(jù)，其中樹脂通路和注射裝置以及注射模塑機(jī)一起按數(shù)學(xué)方法確定；模制腔表面溫度；填充樹脂的物理屬性數(shù)據(jù)，它包括依賴于溫度的粘度；以及注射模塑條件數(shù)據(jù)，它包括注入口輸入部分的熔融樹脂的壓力、溫度、和流量。注射模塑條件數(shù)據(jù)可以包括諸如注入口輸入部分的熔融樹脂的壓力、溫度、和流量(或者流速)的數(shù)據(jù)。很小程度地根據(jù)這些注入口輸入部分的條件進(jìn)行分析。上述樹脂通路包括噴嘴端，例如注入口、澆道、和澆口，以及將模具主體連接于對(duì)應(yīng)于被模制物體的部分的部件。
能夠沿鑄缸軸向前后移動(dòng)的螺桿設(shè)置在上述鑄缸內(nèi)，并且熔融樹脂容放在圓桶內(nèi)，其中該圓桶設(shè)置在螺桿的向前移動(dòng)端。當(dāng)螺桿向前移動(dòng)時(shí)，圓桶內(nèi)的熔融樹脂被向外推動(dòng)，從而圓桶內(nèi)的熔融樹脂在壓力作用下從鑄缸端部的噴嘴噴出，從而熔融樹脂被推入模具的模制腔內(nèi)。在這種情況下，如果在上述圓桶內(nèi)容放有大量熔融樹脂并且施加壓力，則發(fā)生彈性壓縮，從而在由設(shè)置在滾珠絲杠上的測(cè)壓元件等檢測(cè)到的壓力和模具內(nèi)壓力的輸出時(shí)間之間形成時(shí)間延遲。但是，在過去，流量分析模擬是在假定圓桶內(nèi)的熔融樹脂不可壓縮的情況下進(jìn)行的，即它在經(jīng)受壓力時(shí)絕對(duì)不壓縮。
根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行流量分析時(shí)考慮到了圓桶內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率，從而使得所獲得的性能數(shù)據(jù)相比于過去更精確和更接近實(shí)際注射模塑條件。這樣，可以使用模擬結(jié)果進(jìn)行注射模塑，消除了象過去那樣進(jìn)行大量模擬結(jié)果校正的需要，從而不僅提供了成本方面的優(yōu)勢(shì)，而且還提供了生產(chǎn)簡(jiǎn)易性的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的注射模塑條件分析方法中，有關(guān)上述圓桶內(nèi)容放的熔融樹脂的壓縮率的數(shù)據(jù)可以包括從鑄缸推動(dòng)熔融樹脂的螺桿的移動(dòng)速度、圓桶的橫截面面積、噴嘴和注入口之間的通道的橫截面面積、流動(dòng)特性常數(shù)、以及樹脂壓縮率中的至少一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明，在上述分析方法中，可以包括一個(gè)附加的壓力保持步驟，從而，通過計(jì)算完成將熔融樹脂填充到模制腔內(nèi)之后熔融樹脂的冷卻特性，可以計(jì)算校正因樹脂冷卻時(shí)產(chǎn)生的收縮引起的體積減少所需要的熔融樹脂填充壓力。
本發(fā)明的注射模塑條件分析方法的另一方面是通過將目標(biāo)樹脂填充流量和內(nèi)部控制器參數(shù)加到上述輸入數(shù)據(jù)中，從而考慮到構(gòu)成注射模塑機(jī)的裝置來計(jì)算流入噴嘴內(nèi)的熔融樹脂的填充流量的方法。
注射模塑機(jī)由諸如電機(jī)和滾珠絲杠的裝置構(gòu)成，其中每個(gè)都具有所謂的間隙或間隙公差。由于在旋轉(zhuǎn)機(jī)器內(nèi)這種間隙是不可避免的，因此不可能通過硬件來消除它。
鑒于上述原因，根據(jù)本發(fā)明，由這種機(jī)械間隙引起的樹脂流延遲被包含在流動(dòng)分析模擬中，從而能夠比過去更加精確地計(jì)算樹脂性能數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的注射模塑條件分析方法的再一方面是上述控制器參數(shù)是控制螺桿移動(dòng)速度的控制器的PID計(jì)算部分的增益常數(shù)。PID控制是一種自動(dòng)控制方法，通過使用控制偏差的當(dāng)前值及其以前的積分和微分值來確定運(yùn)行量。
在本發(fā)明的注射模塑條件分析方法中，構(gòu)成上述注射模塑機(jī)的裝置可以是由將熔融樹脂從鑄缸推出的螺桿、使螺桿前后移動(dòng)的滾珠絲杠、以及使?jié)L珠絲杠旋轉(zhuǎn)的電機(jī)組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，或者可以是利用液壓進(jìn)行線性驅(qū)動(dòng)的液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
另外，本發(fā)明的提供注射模塑條件的分析結(jié)果的方法包括以下步驟，數(shù)據(jù)分析提供者的計(jì)算機(jī)通過計(jì)算機(jī)從客戶接受分析注射模塑條件的申請(qǐng)；接收由客戶傳送的基本注射模塑數(shù)據(jù)并且利用數(shù)據(jù)分析提供者的計(jì)算機(jī)通過上述分析方法進(jìn)行計(jì)算；以及通過互聯(lián)網(wǎng)向客戶傳送這些計(jì)算結(jié)果和存儲(chǔ)在和客戶標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的計(jì)費(fèi)信息。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)客戶進(jìn)入數(shù)據(jù)分析提供者的網(wǎng)頁并通過輸入簡(jiǎn)單的基本數(shù)據(jù)完成規(guī)定的申請(qǐng)之后，可以進(jìn)行考慮了圓桶內(nèi)樹脂的壓縮率和機(jī)械延遲的注射模塑條件的模擬。
圖2是放大截面圖，示出

圖1的主要部分。
圖3是流程圖，示出本發(fā)明第一實(shí)施例的分析方法的過程。
圖4是流程圖，示出本發(fā)明第二實(shí)施例的分析方法的過程。
圖5是流程圖，示出本發(fā)明第二實(shí)施例中噴嘴的壓力損失分析。
圖6是圖表，示出本發(fā)明第二實(shí)施例中的模擬結(jié)果。
圖7是概念圖，示出一種能夠使第三方通過互聯(lián)網(wǎng)使用本發(fā)明的分析結(jié)果的系統(tǒng)。
圖8是流程圖，示出現(xiàn)有技術(shù)的分析方法的過程。
圖9是圖表，示出本發(fā)明中使用的控制系統(tǒng)。
在注射模塑機(jī)的后面的上下設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)1、1，這些電動(dòng)機(jī)由同步皮帶3連接起來。伺服電動(dòng)機(jī)1、1的端部由定時(shí)皮帶5、5連接于滾珠絲杠7、7。滾動(dòng)螺母9、9旋擰在滾珠絲杠7、7上。滾動(dòng)螺母9、9通過推板11、11連接于鑄缸13內(nèi)的螺桿15的底部，并且被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐。
如圖2所示，在可逆鑄缸13內(nèi)，如上所述，設(shè)置有可以前后移動(dòng)的螺桿15，螺桿15的前部上成型有稱之為圓桶17的樹脂容器。另外，在鑄缸13的端部具有噴嘴21，注入口、澆道、和澆口以此順序連接于模具23。模具23內(nèi)成型有具有和產(chǎn)品形狀匹配的形狀的模制腔，它的分界面可以打開和關(guān)閉。
如上所述構(gòu)造的注射模塑機(jī)的工作條件如下。鑄缸13固定于底座(圖中未示出)，推板11通過由滾珠絲杠7和螺母9構(gòu)成的線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在底座上前后移動(dòng)。螺桿15由推板11可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐和驅(qū)動(dòng)從而它可以在鑄缸13內(nèi)旋轉(zhuǎn)并前后移動(dòng)。
接下來從連續(xù)運(yùn)行的開始說明注射模塑過程。
在反向步驟，當(dāng)注射結(jié)束時(shí)，螺桿15處于相對(duì)于鑄缸13的最靠前的位置。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)使得螺桿15旋轉(zhuǎn)，從而提供到螺桿底部的固體樹脂沿螺桿凹槽送進(jìn)。此時(shí)的樹脂受到鑄缸內(nèi)壁和螺桿凹槽表面之間的摩擦從而被加熱。因?yàn)殍T缸13由外部加熱器加熱，因此鑄缸13內(nèi)的樹脂接收摩擦熱量和外部加熱器的熱量并且逐漸熔化，同時(shí)沿螺桿凹槽送進(jìn)。熔融的樹脂積聚在圓桶17內(nèi)。隨著熔融的樹脂積聚在圓桶17內(nèi)，螺桿反向移動(dòng)。當(dāng)積聚的熔融樹脂達(dá)到規(guī)定量時(shí)，螺桿的旋轉(zhuǎn)停止，并且進(jìn)入注射階段。
當(dāng)進(jìn)行注射模塑時(shí)，啟動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)1、1，滾珠絲杠7、7轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)螺母9、9旋擰在滾珠絲杠7、7上并且推板11、11沿如圖1所示的向左的方向向前移動(dòng)，根據(jù)這一移動(dòng)，螺桿15也向前移動(dòng)，從而容放在鑄缸13內(nèi)的熔融樹脂注射到模制腔25內(nèi)，此時(shí)熔融樹脂壓力由測(cè)壓元件27(參見圖1)檢測(cè)。
盡管以上針對(duì)滾珠絲杠式線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況，但是可以理解這可以替換為液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子在公開號(hào)為H10-109339的日本未審專利申請(qǐng)中有說明。[第一實(shí)施例]
作為第一實(shí)施例，下面將說明分析過程，其中考慮了當(dāng)模具23內(nèi)填充有熔融樹脂時(shí)圓桶17內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率。(1)形狀數(shù)據(jù)的輸入首先，當(dāng)將有關(guān)模具形狀和模制樹脂產(chǎn)品形狀的數(shù)據(jù)(以下稱之為形狀數(shù)據(jù))輸入到計(jì)算機(jī)的形狀數(shù)據(jù)輸入部分31時(shí)，這種形狀數(shù)據(jù)33被分成小單元以便在諸如有限單元法、邊界單元法以及差分法的數(shù)值分析方法中使用，并且被存儲(chǔ)在形狀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分35中。(2)注射模塑條件數(shù)據(jù)然后，當(dāng)將填充樹脂的物理屬性數(shù)據(jù)、填充樹脂的流量和溫度、以及螺桿的移動(dòng)速度的時(shí)間響應(yīng)數(shù)據(jù)(以下稱之為注射模塑條件數(shù)據(jù))輸入到注射模塑條件數(shù)據(jù)輸入部分37時(shí)，這些數(shù)據(jù)39被數(shù)值處理并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分41內(nèi)。上述物理屬性數(shù)據(jù)主要包括諸如樹脂熔融密度、比熱、和導(dǎo)熱系數(shù)的多種熱特性，以及熔化后的粘度。注射模塑條件數(shù)據(jù)39在確定注射、壓力保持、和冷卻的條件時(shí)起作用。(3)圓桶條件的輸入另外，當(dāng)將圓桶橫截面面積和長(zhǎng)度、噴嘴直徑和長(zhǎng)度、注入口直徑和長(zhǎng)度、樹脂粘度和樹脂壓縮率(以下稱之為圓桶條件數(shù)據(jù))輸入到圓桶條件數(shù)據(jù)輸入部分43時(shí)，圓桶條件數(shù)據(jù)45被數(shù)值處理，例如單位換算，以適合于下面將說明的計(jì)算，并且存儲(chǔ)在圓桶條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分47內(nèi)。(4)模具內(nèi)模制樹脂性能的分析此后，當(dāng)將形狀數(shù)據(jù)33、注射模塑條件數(shù)據(jù)39、以及下文將說明的存儲(chǔ)在噴嘴流量存儲(chǔ)部分內(nèi)的噴嘴流量數(shù)據(jù)49輸入到模內(nèi)性能分析部分51時(shí)，進(jìn)行填充到模具內(nèi)的熔融樹脂的流動(dòng)分析，從填充結(jié)束到澆口密封之后期間的壓力保持過程的分析，以及完成澆口密封后模具內(nèi)的冷卻過程的分析，并且計(jì)算這些分析過程中模具內(nèi)模制樹脂的性能的性能數(shù)據(jù)53。性能數(shù)據(jù)53存儲(chǔ)在模內(nèi)性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分55中。(5)噴嘴流量等的計(jì)算當(dāng)將存儲(chǔ)在圓桶條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分47內(nèi)的圓桶條件數(shù)據(jù)45、存儲(chǔ)在注射模塑條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分41內(nèi)的注射模塑條件數(shù)據(jù)39、以及存儲(chǔ)在模內(nèi)性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分55中的性能數(shù)據(jù)中的模具內(nèi)噴嘴壓力57輸入到計(jì)算部分59時(shí)，在該計(jì)算部分，諸如圓桶17內(nèi)的熔融樹脂的體積、圓桶17內(nèi)的熔融樹脂的壓力、以及噴嘴流量的數(shù)據(jù)61被加以計(jì)算并存儲(chǔ)在噴嘴流量等的存儲(chǔ)部分63內(nèi)。
圓桶17內(nèi)的熔融樹脂的體積VB由以下公式計(jì)算。
dVB/dt＝-AB·VS(公式1)其中，VB是圓桶內(nèi)的熔融樹脂的體積，AB是圓桶的橫截面面積，vs是螺桿速度。
圓桶17內(nèi)的熔融樹脂的壓力PB由以下公式計(jì)算。
VB·β·dPB/dt＝-AB·VS-Q (公式2)其中，PB是圓桶內(nèi)的熔融樹脂的壓力，Q是噴嘴樹脂的流量，β是樹脂的壓縮率。
噴嘴處樹脂的流量Q由以下公式計(jì)算。
Q＝[(PB-PC)/Ar]1/n(公式3)其中，PC是模具注入口入口處的壓力，Ar是噴嘴的橫截面面積，n是關(guān)于流動(dòng)特性的常數(shù)。
整理上述公式，得到(a)注入口后面的模制腔內(nèi)得到的關(guān)系PC＝f1(η，β，Q，1) (公式4)
(b)噴嘴關(guān)系PB-PC＝f2(η，Q) (公式5)(c)圓桶關(guān)系VB·β·dPB/dt＝-AB·VS-Q(公式6)dVB/dt＝AB·VS(公式7)(d)螺桿驅(qū)動(dòng)條件所確定的關(guān)系vs＝f3(t) (公式8)其中，PB是噴嘴輸入壓力。PC是模具注入口輸入壓力(等于噴嘴輸出壓力)，它也可以認(rèn)為是模具填充壓力。f1和f2是特性函數(shù)，f3是表示注射速度和控制系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系的函數(shù)，其中注射速度作為相對(duì)于注射速度控制值的控制結(jié)果而獲得。f1、f2和f3既可以理論推定也可以由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。在本發(fā)明中，在這些函數(shù)中，f2(t)尤其依賴于樹脂的壓縮率β。
只利用公式4的分析是表示所述在先技術(shù)中總體流動(dòng)分析的部分，它使用了諸如有限單元法、邊界單元法、或者FAN法等的數(shù)值分析方法。
與此相反，在本發(fā)明中，Q或者vs是預(yù)先給定的，并且通過由公式6等進(jìn)行的分析得到vs*AB。此外，在本發(fā)明中，可以利用vs來確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性。例如，可以確定vs，即確定對(duì)應(yīng)于注射螺桿速度、注射螺桿驅(qū)動(dòng)裝置速度、注射螺桿滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度的f3(t)，或者關(guān)于注射螺桿的線性驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的傳感器信號(hào)或控制信號(hào)值。如圖9所示，和信號(hào)指令值對(duì)應(yīng)的速度指令信號(hào)給定，并且控制器151、151用于控制受控物體154，它是電機(jī)驅(qū)動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)的裝置。即，從控制器151、151分別輸出Xs和vs。vs從分析裝置153輸出并分析。[第二實(shí)施例]第一實(shí)施例是聯(lián)立公式4到8來進(jìn)行分析的情況。
作為第二實(shí)施例，下面將參照?qǐng)D4說明分析過程，其中當(dāng)將熔融樹脂注射到模具23內(nèi)以便填充模具時(shí)，考慮了圓桶17內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率以及由于注射模塑機(jī)的機(jī)械組件引起的機(jī)械延遲。(1)分析條件數(shù)據(jù)的輸入首先，填充樹脂的流量目標(biāo)模式、控制器內(nèi)的參數(shù)、輸入到下面將說明的機(jī)構(gòu)運(yùn)行計(jì)算部分內(nèi)的參數(shù)、以及形狀數(shù)據(jù)(模具形狀和樹脂模制產(chǎn)品形狀)被數(shù)值處理以適合于下面將說明的計(jì)算，并且形狀數(shù)據(jù)被分成小單元以便在諸如有限單元法、邊界單元法以及差分法等的數(shù)值分析方法中使用，輸入到分析條件數(shù)據(jù)輸入部分72，并且被存儲(chǔ)在分析條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分73中。
上述機(jī)構(gòu)運(yùn)行計(jì)算部分表示進(jìn)行放大器、電機(jī)1、負(fù)荷檢測(cè)儀27、滾珠絲杠7、和螺桿15的運(yùn)行計(jì)算的部分。(2)向控制器計(jì)算部分的輸入然后，當(dāng)將存儲(chǔ)在上述分析條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分73中的填充樹脂的目標(biāo)模式和控制器內(nèi)的參數(shù)、存儲(chǔ)在機(jī)構(gòu)運(yùn)行存儲(chǔ)部分中的電機(jī)位置、以及存儲(chǔ)在樹脂填充分析計(jì)算存儲(chǔ)部分內(nèi)的噴嘴樹脂流量和模具內(nèi)樹脂壓力輸入到控制器計(jì)算部分75內(nèi)時(shí)，位置指令和扭矩限制指令，它們是控制輸出77，被計(jì)算并存儲(chǔ)在控制器輸出存儲(chǔ)部分79內(nèi)。
控制器計(jì)算部分75內(nèi)的計(jì)算方法是一種減小樹脂流量目標(biāo)模式和由樹脂填充分析計(jì)算部分計(jì)算的噴嘴樹脂流量之間的差別的計(jì)算方法(所謂的適應(yīng)性控制)，或者是一種公知的控制計(jì)算方法，例如PID控制或者具有和適應(yīng)性控制相同目的的自適應(yīng)控制。(3)機(jī)構(gòu)運(yùn)行計(jì)算部分的輸入另外，當(dāng)將存儲(chǔ)在分析條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分73中的填充樹脂目標(biāo)參數(shù)和控制器內(nèi)的參數(shù)、存儲(chǔ)在控制器輸出存儲(chǔ)部分79內(nèi)的位置指令和扭矩限制指令、以及存儲(chǔ)在樹脂填充分析計(jì)算值存儲(chǔ)部分中的圓桶樹脂壓力輸入到機(jī)構(gòu)運(yùn)行計(jì)算部分81時(shí)，螺桿速度和電機(jī)位置等被計(jì)算并存儲(chǔ)在機(jī)構(gòu)運(yùn)行計(jì)算值存儲(chǔ)部分83內(nèi)。
在機(jī)構(gòu)運(yùn)行計(jì)算部分內(nèi)，通過用于求解線性移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的牛頓公式的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。(4)樹脂填充分析部分接著，當(dāng)將存儲(chǔ)在分析條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分73中的模具形狀和樹脂模制產(chǎn)品形狀以及存儲(chǔ)在機(jī)構(gòu)運(yùn)行計(jì)算值存儲(chǔ)部分83內(nèi)的螺桿速度輸入到樹脂填充分析計(jì)算部分85時(shí)，模內(nèi)樹脂壓力、噴嘴樹脂流量、以及圓桶樹脂壓力等被計(jì)算并存儲(chǔ)在樹脂填充分析計(jì)算值存儲(chǔ)部分87內(nèi)。這些計(jì)算利用和第一實(shí)施例中(5)噴嘴流量等的計(jì)算相同的計(jì)算方法進(jìn)行。
在這種情況中進(jìn)行的計(jì)算指利用公式5或者從噴嘴入口直到澆口的數(shù)值分析的計(jì)算。
即，這對(duì)應(yīng)于進(jìn)行公式5的數(shù)值計(jì)算處理而不考慮公式3的情況。
接下來利用圖5說明利用具有n個(gè)劃分區(qū)的一次單元模制時(shí)相對(duì)于噴嘴形狀的噴嘴處的壓力損失的壓力損失分析的流程圖。
首先，在步驟400，利用流動(dòng)分析中所使用的注射速度數(shù)據(jù)V(V0)計(jì)算由上述公式3確定的噴嘴樹脂流量Q。
在步驟401，表示在一個(gè)采樣周期內(nèi)采集的離散時(shí)間信息的計(jì)數(shù)器N設(shè)定為1，模具一側(cè)噴嘴處的積累樹脂壓力損失PN1設(shè)定為9(步驟403)。
在步驟404，用于噴嘴形模內(nèi)的單元編號(hào)的計(jì)數(shù)器i設(shè)定為1，圓管內(nèi)i-th單元的剪切速度γi由公式9確定(步驟405)。
γi＝4Q/(πRi3) (公式9)其中，Ri是i-th單元的半徑。
接著，在步驟406，單元i內(nèi)的熔化粘度ηi由樹脂溫度T(該樹脂溫度通過根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)計(jì)噴嘴溫度確定，例如通過在噴嘴溫度設(shè)定值上增加10度而確定)和剪切速度γi計(jì)算，例如利用下面的粘度模制公式10。
ηi＝A×γiB×Exp(C×T) (公式10)其中，A、B、和C是常數(shù)。在步驟408，單元i內(nèi)的壓力損失ΔPi由公式6表示的圓管內(nèi)的流動(dòng)壓力損失確定，并且節(jié)點(diǎn)i+1處的積累壓力損失PNi+1通過在節(jié)點(diǎn)i處的壓力損失PNi加ΔPi來確定(步驟409)。
ΔPi＝Li×Q×8ηi/(πRi4) (公式6)其中，Li是i-th單元的長(zhǎng)度，Ri是i-th單元的半徑，ηi是i-th單元的熔化粘度，這些預(yù)先被輸入。然后，將下一個(gè)單元作為i+1(步驟410)，返回到步驟405，由此開始進(jìn)行步驟406到410，直到i超過n，這樣所確定的模塑機(jī)噴嘴末端節(jié)點(diǎn)PNn+1的積累壓力損失存儲(chǔ)為Ploss(N)。
在步驟412，計(jì)數(shù)器N增加1，重復(fù)步驟402到412直到計(jì)數(shù)器值N達(dá)到由樹脂流動(dòng)分析獲得的樹脂輸入的樹脂壓力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)數(shù)量N0，從而計(jì)算壓力損失Ploss(N)。
第二實(shí)施例中熔融樹脂的噴嘴流量表示在圖6中。圖6示出在先技術(shù)的噴嘴流量分析和第二實(shí)施例的在螺桿速度相同的情況下噴嘴流量分析相比時(shí)的圖表。
如圖6所示，本發(fā)明清楚地提供了噴嘴流量中的較為清楚的時(shí)間延遲的表示，它表示為平滑曲線。具體地，填充開始之后，由于在圓桶內(nèi)具有大量樹脂，因此由壓縮引起的收縮量較大，從而和過去相比具有很大的不同，作為填充量的差值一直到填充結(jié)束都具有影響。
接下來說明上述注射模塑條件分析方法的效果。
根據(jù)第一實(shí)施例，通過將從圓桶到模具內(nèi)的樹脂作為一個(gè)整體，考慮到了圓桶內(nèi)的樹脂的壓縮率，這樣進(jìn)行分析計(jì)算能夠考慮到樹脂流動(dòng)相對(duì)于螺桿移動(dòng)的延遲，從而能夠高精確度地計(jì)算高速填充時(shí)模具內(nèi)的樹脂壓力，以及諸如噴嘴樹脂流量的填充性能。
而且，在圓桶、噴嘴、以及模具的所有部分內(nèi)的樹脂的壓縮率由一個(gè)相同的程序處理，從而能夠計(jì)算貫穿噴嘴和模具內(nèi)的壓力分布和溫度分布。
另外，將樹脂流量作為一種注射條件，無論是否使用有限單元法、邊界單元法或者差分法等作為計(jì)算壓力和溫度分布的計(jì)算方法，或者是否是二次或三次劃分，都可以使用該方法。
根據(jù)第二實(shí)施例，通過將輸入到控制器的參數(shù)和目標(biāo)樹脂流量模式輸入，可以計(jì)算噴嘴樹脂流量相對(duì)于時(shí)間的特征值，考慮到了由諸如構(gòu)成注射模塑機(jī)的電機(jī)和螺桿引起的電力或機(jī)械延遲，以及由圓桶內(nèi)的樹脂壓縮率引起的響應(yīng)延遲。
通過將圓桶內(nèi)的樹脂壓力反饋到控制器，可以計(jì)算作為控制輸出的位置指令值，并考慮到了樹脂壓縮率。
另外，當(dāng)控制參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，當(dāng)構(gòu)成注射模塑機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分的裝置的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，或者當(dāng)模具形狀發(fā)生變化時(shí)，可以通過考慮到了機(jī)械延遲和由圓桶樹脂壓縮率引起的延遲的單一計(jì)算進(jìn)行被模制物體的質(zhì)量評(píng)估。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)概念可以采用各種形式并可以進(jìn)行各種改變。
例如，盡管在第一實(shí)施例中模內(nèi)性能分析部分51和噴嘴流量計(jì)算部分59被分開以便獨(dú)立地輸入和計(jì)算，但是也可以將它們結(jié)合起來進(jìn)行計(jì)算。在幾乎任何的模制樹脂的模內(nèi)性能分析方法中，內(nèi)部求解內(nèi)部高階聯(lián)立方程，并且通過利用公式1到3求解那些聯(lián)立方程，可以在模內(nèi)性能分析部分51和噴嘴流量計(jì)算部分59中進(jìn)行綜合計(jì)算。
進(jìn)一步還可以由第三方通過互聯(lián)網(wǎng)使用本發(fā)明的分析方法。例如，如圖7所示，已經(jīng)注冊(cè)為用戶的使用者91通過互聯(lián)網(wǎng)84向具有記帳能力的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器95發(fā)送具有用戶標(biāo)識(shí)符和表示所申請(qǐng)的服務(wù)的要求的產(chǎn)品購(gòu)買申請(qǐng)93。然后，可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)提供者的網(wǎng)頁上的模擬軟件97(本發(fā)明的分析模擬)。當(dāng)使用者91輸入基本數(shù)據(jù)時(shí)，上述軟件計(jì)算噴嘴樹脂流量，并考慮到模具內(nèi)樹脂的壓力分布和溫度分布，以及圓桶內(nèi)樹脂的壓縮率和機(jī)械延遲，向使用者91發(fā)送計(jì)算結(jié)果以及與之有關(guān)的計(jì)費(fèi)信息。計(jì)費(fèi)信息還存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)于用戶標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
權(quán)利要求
1.一種利用輸入數(shù)據(jù)分析注射模塑條件的方法，其中上述輸入數(shù)據(jù)包括模具形狀數(shù)據(jù)，其中模制腔根據(jù)被模制樹脂物體的形狀按數(shù)學(xué)方法確定，樹脂通路形狀數(shù)據(jù)，其中樹脂通路和注射裝置以及注射模塑機(jī)一起按數(shù)學(xué)方法確定，模制腔表面溫度；填充樹脂的物理屬性數(shù)據(jù)，它包括依賴于溫度的粘度；以及注射模塑條件數(shù)據(jù)，它包括填充到模具內(nèi)的熔融樹脂的壓力、溫度、和流量，所述方法包括以下步驟計(jì)算在熔融樹脂填充到模具內(nèi)的過程中的流動(dòng)特性；以及計(jì)算流入模制腔內(nèi)的熔融樹脂的流動(dòng)特性，同時(shí)考慮噴嘴路徑形狀和鑄缸圓桶內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率。
2.如權(quán)利要求1所述的分析注射模塑條件的方法，進(jìn)一步包括壓力保持步驟，從而，通過計(jì)算完成將熔融樹脂填充到模制腔內(nèi)之后熔融樹脂的冷卻特性，可以計(jì)算校正因樹脂冷卻時(shí)產(chǎn)生的收縮引起的體積減少所需要的熔融樹脂的填充壓力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的分析注射模塑條件的方法，其特征在于，注射模塑條件數(shù)據(jù)中的注入口輸入部分的流量是根據(jù)注射螺桿速度或速度信號(hào)唯一地確定的流量。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的分析注射模塑條件的方法，其特征在于，注射螺桿的速度或速度信號(hào)是由線性驅(qū)動(dòng)注射螺桿的驅(qū)動(dòng)裝置的速度控制器控制的速度或速度信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的分析注射模塑條件的方法，其特征在于，線性驅(qū)動(dòng)裝置是具有滾珠絲杠和旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
6.如權(quán)利要求4所述的分析注射模塑條件的方法，其特征在于，線性驅(qū)動(dòng)裝置是液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
7.一種提供分析結(jié)果的方法，包括以下步驟數(shù)據(jù)提供者的計(jì)算機(jī)從客戶接受注射模塑條件的分析申請(qǐng)；接收由客戶傳送的基本注射模塑數(shù)據(jù)；利用權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的分析方法由數(shù)據(jù)提供者的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算；以及通過互聯(lián)網(wǎng)向客戶傳送計(jì)算結(jié)果和存儲(chǔ)在和客戶標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的計(jì)費(fèi)信息。
全文摘要
一種分析注射模塑條件的方法，它考慮了圓桶內(nèi)熔融樹脂的壓縮率和由注射模塑機(jī)的組件引起的樹脂流的延遲，并且提供其分析結(jié)果。在一種分析注射模塑條件的方法中，通過使用具有形狀數(shù)據(jù)(31)和注射模塑條件數(shù)據(jù)(37)的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行熔融樹脂填充到模具內(nèi)的過程中的流動(dòng)分析，從填充熔融樹脂到澆口密封期間的壓力保持過程的分析，以及完成澆口密封后模具內(nèi)的冷卻過程的分析，并且計(jì)算樹脂在模具內(nèi)的壓力和溫度分布，有關(guān)保持在鑄缸圓桶內(nèi)的熔融樹脂的壓縮率和由注射模塑機(jī)的組件引起的機(jī)械數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)(43)加入到輸入數(shù)據(jù)中。
文檔編號(hào)B29C45/77GK1464832SQ02802349
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月8日
發(fā)明者上地哲男, 赤澤公雄, 水野貴司, 筒井健司, 桑原耕治 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社