(57)【要約】【課題】成形品の接触荷重の解析に基づき、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く且つ効率的にできるようにする。【解決手段】射出成形金型設計方法は、コンピュータが、金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定するステップと、部分における接触荷重の総和と、部分から予め設定されたエジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算するステップと、各部分の前記離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定するステップとを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形により成形品を形成するために用いられる金型の種々の情報を記憶し、該情報に基づいて演算可能な演算部を含むコンピュータにより、前記金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計方法であって、
前記コンピュータが前記金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定するステップと、
前記コンピュータが前記部分における接触荷重の総和と、前記部分から予め設定されたエジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算するステップと、
前記コンピュータが前記各部分の前記離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定するステップとを備えていることを特徴とする射出成形金型設計方法。
【請求項２】
前記離型抵抗値が前記基準値よりも大きい場合に、前記コンピュータが追加するエジェクタ位置の範囲を決定するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型設計方法。
【請求項３】
前記部分を、前記金型の形状及び前記成形品の冷却温度変化量に基づき特定することを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形金型設計方法。
【請求項４】
前記部分を、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき特定することを特徴とする請求項３に記載の射出成形金型設計方法。
【請求項５】
射出成形により成形品を形成するために用いられる金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計システムであって、
前記金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定する荷重分析部と、前記部分における接触荷重の総和と、前記部分から前記エジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算部と、
前記各部分の前記離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定部とを備えていることを特徴とする射出成形金型設計システム。
【請求項６】
前記離型抵抗値が前記基準値よりも大きい場合に、追加するエジェクタ位置の範囲を決定する範囲決定部をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の射出成形金型設計システム。
【請求項７】
前記荷重分析部は、前記金型の形状及び前記成形品の冷却温度変化量に基づいて、前記部分を特定することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の射出成形金型設計システム。
【請求項８】
前記荷重分析部は、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき前記部分を特定することを特徴とする請求項７に記載の射出成形金型設計システム。
【請求項９】
射出成形により成形品を形成するために用いられる金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計プログラムであって、
コンピュータに、
前記金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定する荷重分析機能と、
前記部分における接触荷重の総和と、前記部分から前記エジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算機能と、
前記各部分の前記離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定機能とを実現させるための射出成形金型設計プログラム。
【請求項１０】
前記コンピュータに、
前記離型抵抗値が前記基準値よりも大きい場合に、追加するエジェクタ位置の範囲を決定する範囲決定機能をさらに実現させるための請求項９に記載の射出成形金型設計プログラム。
【請求項１１】
前記荷重分析機能は、前記金型の形状及び前記成形品の冷却温度変化量に基づいて前記部分を特定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の射出成形金型設計プログラム。
【請求項１２】
前記荷重分析機能は、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき前記部分を特定することを特徴とする請求項１１に記載の射出成形金型設計プログラム。
【請求項１３】
射出成形により成形品を形成するために用いられる金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
コンピュータに、
前記金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定する荷重分析機能と、
前記部分における接触荷重の総和と、前記部分から前記エジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算機能と、
前記各部分の前記離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定機能とを実現させるための射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１４】
前記コンピュータに、
前記離型抵抗値が前記基準値よりも大きい場合に、追加するエジェクタ位置の範囲を決定する配置範囲決定機能をさらに実現させるための請求項１３に記載の射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１５】
前記荷重分析機能は、前記金型の形状及び前記成形品の冷却温度変化量に基づいて前記部分を特定することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１６】
前記荷重分析機能は、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき前記部分を特定することを特徴とする請求項１５に記載の射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形金型を設計するための金型設計方法等に関し、特に金型におけるエジェクタ位置を決定するための金型設計方法、金型設計システム、金型設計プログラム及び金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、射出成形に用いられる金型の作製において、金型の構造をよりシンプルにすることで、不具合の削減や、コストの削減等を達成できるように金型の改良が行われている。金型を作製するに当たり、設計された金型に対して、事前にその金型により得られる成形品の物理的挙動等の種々の評価を行うことが極めて重要となる。このために実際に作製された金型を用いるとコストがかかるため、ＣＡＥ（computer aided engineering）を用いたシミュレーションを行うことが知られている。そのシミュレーションにより、各金型により成形される成形品の物理的挙動等が分析される。この分析結果に基づいて、所望の金型形状が設計及び作製されている。
【０００３】
特許文献１には、射出成形において、成形過程における樹脂の物理的挙動を予測するための樹脂成形シミュレーション方法が開示されている。具体的に、この方法では、コンピュータを用い、金型の温度と熱伝導率との相関関係に基づいて樹脂が受ける応力及び歪み等の物理的挙動を予測し、得られる成形品の反り変形及び収縮変形等を予測している。このようにして得られたデータに基づいて所望の金型を設計することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、ＣＡＤ（computer aided design）システムを用いて、金型成立性を満たしつつ、一定の基準に従ってパーティング面を作成することが可能な金型設計方法が開示されている。
【０００５】
ところで、射出成形により形成された成形品は、金型のキャビティ内で冷却及び固化されることにより収縮するため、金型に張り付いた状態となる。このため、金型にはエジェクタピン又はエジェクタブロック等の金型から成形品を突き出すための手段が設けられている。上記の通り、成形品は金型に張り付いた状態であるため、すなわち、成形品から金型への接触荷重が生じているため、成形品がエジェクタピン等に突き出される際に、金型と成形品との間に突き出し抵抗力が掛かることとなる。この突き出し抵抗力が大きいと、突き出しの際に成形品に大きい曲げモーメントが生じるため、成形品が塑性変形してしまう。このため、成形品に大きい曲げモーメントが生じないように適切にエジェクタ位置を配置することは、金型設計において極めて重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８９０７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１８１３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２には、コンピュータを用いたシミュレーションにより、金型を設計しているものの、成形品が塑性変形しないようなエジェクタ位置を決定することは行われていない。
【０００８】
上記の通り、適切なエジェクタ位置を決定できなければ成形品に塑性変形が生じることとなる。それを防ぐために、単純にエジェクタ位置を増やすことも考えられるが、そのようにすると金型構造の複雑化及びコストの増大に繋がることとなる。
【０００９】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形品の接触荷重の解析に基づき、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く且つ効率的にできるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明では、コンピュータを用いて、金型に対する成形品の接触荷重の総和と所定値以上の接触荷重の発生部分からエジェクタ位置までの距離との積から算出された離型抵抗値に基づいて、エジェクタ位置が適切かどうか判定するようにした。
【００１１】
具体的に、本発明に係る射出成形金型設計方法は、射出成形により成形品を形成するために用いられる金型の種々の情報を記憶し、該情報に基づいて演算可能な演算部を含むコンピュータにより、金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計方法であって、コンピュータが金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定するステップと、コンピュータが所定値以上の接触荷重が生じる部分における接触荷重の総和と、所定値以上の接触荷重が生じる部分から予め設定されたエジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算するステップと、コンピュータが所定値以上の接触荷重が生じる各部分の離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１２】
射出成形において、金型から成形品を離型する際に、冷却・固化により収縮した成形品が金型に張り付くため、所定のエジェクタ位置においてエジェクタピン等により成形品を突き出している。上述の通り、突き出しの際には、成形品の接触荷重に起因した抵抗力が生じ、これにより成形品に曲げモーメントが生じて成形品に塑性変形が発生する。曲げモーメントの大きさは、上記接触荷重の大きさ、及び接触荷重が生じている部分の位置からエジェクタ位置までの距離の大きさに起因する。そこで、本発明では、それらに基づいて、具体的に接触荷重が生じる部分における接触荷重の総和と、その部分から予め設定されたエジェクタ位置までの距離との積を離型抵抗値とし、この離型抵抗値に基づいて、予め設定されたエジェクタ位置で成形品が塑性変形を起こすことなく正常に離型できるかどうか判定できるようにした。すなわち、予め基準値として、成形品に塑性変形が生じるおそれがないと考えられる上限値を設定しておき、上記のように算出された離型抵抗値がその基準値以下となるか否かを判定する。このようにすることで、成形品の接触荷重の解析に基づき、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く且つ効率的に行うことができるため、金型作製費を削減することができる。
【００１３】
本発明に係る射出成形金型設計方法は、離型抵抗値が基準値よりも大きい場合に、コンピュータが追加するエジェクタ位置の範囲を決定するステップをさらに備えていることが好ましい。
【００１４】
このように離型抵抗値が基準値よりも大きい場合、成形品に塑性変形が生じるおそれがあるため、エジェクタ位置を追加する必要がある。そこで、本発明では、コンピュータが、接触荷重が生じる位置、その大きさ、及び既に配置されているエジェクタ位置に基づいて、離型抵抗値を基準値以下にできる範囲を決定する。このようにすると、成形品に塑性変形が生じず、正常に離型できるようにするために、金型に追加のエジェクタ位置を配置する際に、設計者が上記範囲に基づいて簡便に追加するエジェクタ位置を決定することができる。
【００１５】
本発明に係る射出成形金型設計方法では、前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に基づき特定することが好ましい。
【００１６】
金型における成形品の接触荷重は、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に強く依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置を正確に導出することができる。
【００１７】
また、その場合、前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき特定することが好ましい。
【００１８】
金型における成形品の接触荷重は、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に加えて、射出条件、保圧条件又は冷却条件にも依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置をより正確に導出することができる。
【００１９】
また、本発明に係る射出成形金型設計システムは、射出成形により成形品を形成するために用いられる金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計システムであって、金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定する荷重分析部と、部分における接触荷重の総和と、部分から前記エジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算部と、各部分の離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定部とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る射出成形金型設計システムによると、上記の方法を用いた場合と同様に、離型抵抗値に基づいて、予め設定されたエジェクタ位置で成形品が塑性変形を起こすことなく正常に離型できるかどうか判定できる。このようにすることで、成形品の接触荷重の解析に基づき、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く効率的に行うことができるため、金型作製費を削減することができる。
【００２１】
本発明に係る射出成形金型設計システムは、離型抵抗値が基準値よりも大きい場合に、追加するエジェクタ位置の範囲を決定する範囲決定部をさらに備えていることが好ましい。
【００２２】
このようにすると、成形品に塑性変形が生じず、正常に離型できるようにするために、金型に追加のエジェクタ位置を配置する際に、設計者が簡便に追加するエジェクタ位置を決定することができる。
【００２３】
本発明に係る射出成形金型設計システムにおいて、荷重分析部は、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に基づいて、前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定する接触荷重分析部をさらに備えていることが好ましい。
【００２４】
このようにすると、上記の通り、金型における成形品の接触荷重は、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に強く依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置を正確に導出することができる。
【００２５】
その場合、荷重分析部は、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定することが好ましい。
【００２６】
このようにすると、上記の通り、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に加えて、射出条件、保圧条件又は冷却条件にも依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置をより正確に導出することができる。
【００２７】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムは、射出成形により成形品を形成するために用いられる金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計プログラムであって、コンピュータに、金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定する荷重分析機能と、前記部分における接触荷重の総和と、部分からエジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算機能と、各部分の離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定機能とを実現させるためのプログラムである。
【００２８】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムによると、上記の方法を用いた場合と同様に、離型抵抗値に基づいて、予め設定されたエジェクタ位置で成形品が塑性変形を起こすことなく正常に離型できるかどうか判定できる。このようにすることで、成形品の接触荷重の解析に基づき、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く効率的に行うことができるため、金型作製費を削減することができる。
【００２９】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムは、コンピュータに、離型抵抗値が前記基準値よりも大きい場合に、追加するエジェクタ位置の範囲を決定する範囲決定機能をさらに実現させることが好ましい。
【００３０】
このようにすると、成形品に塑性変形が生じず、正常に離型できるようにするために、金型に追加のエジェクタ位置を配置する際に、設計者が簡便に追加するエジェクタ位置を決定することができる。
【００３１】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムにおいて、荷重分析機能は、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に基づいて前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定することが好ましい。
【００３２】
このようにすると、上記の通り、金型における成形品の接触荷重は、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に強く依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置を正確に導出することができる。
【００３３】
その場合、荷重分析機能は、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定することが好ましい。
【００３４】
このようにすると、上記の通り、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に加えて、射出条件、保圧条件又は冷却条件にも依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置をより正確に導出することができる。
【００３５】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、射出成形により成形品を形成するために用いられる金型のエジェクタ位置を決定するための射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、コンピュータに、金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定する荷重分析機能と、前記部分における接触荷重の総和と、前記部分からエジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算機能と、前記各部分の離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定機能とを実現させるための射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
【００３６】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体によると、上記の方法を用いた場合と同様に、離型抵抗値に基づいて、予め設定されたエジェクタ位置で成形品が塑性変形を起こすことなく正常に離型できるかどうか判定できる。このようにすることで、成形品の接触荷重の解析に基づき、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く効率的に行うことができるため、金型作製費を削減することができる。
【００３７】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、コンピュータに、離型抵抗値が基準値よりも大きい場合に、追加するエジェクタ位置の範囲を決定する配置範囲決定機能をさらに実現させることが好ましい。
【００３８】
このようにすると、成形品に塑性変形が生じず、正常に離型できるようにするために、金型に追加のエジェクタ位置を配置する際に、設計者が簡便に追加するエジェクタ位置を決定することができる。
【００３９】
本発明に係る射出成形金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、荷重分析機能は、金型の形状及び前記成形品の冷却温度変化量に基づいて前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定することが好ましい。
【００４０】
このようにすると、上記の通り、金型における成形品の接触荷重は、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に強く依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置を正確に導出することができる。
【００４１】
その場合、荷重分析機能は、さらに成形時の射出条件、保圧条件又は冷却条件に基づき前記所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定することが好ましい。
【００４２】
このようにすると、上記の通り、金型の形状及び成形品の冷却温度変化量に加えて、射出条件、保圧条件又は冷却条件にも依存するため、これらに基づいて接触荷重を求めることでその大きさ及びその発生位置をより正確に導出することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る射出成形金型設計方法、金型設計システム、金型設計プログラム及び金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体によると、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るＣＡＥシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る金型設計方法を示すフローチャート図である。
【図３】ＣＡＥ端末装置による金型における成形品の接触荷重発生部分の表示例を示す図である。
【図４】ＣＡＥ端末装置による金型における追加エジェクタ位置の範囲の表示例を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はエジェクタ位置における成形品を突き出す様子を示す図であり、（ａ）は片側突き出しを示し、（ｂ）は両側突き出しを示している。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでない。
【００４６】
まず、本発明に係る金型設計システムの実施形態であるＣＡＥシステムについて図１を参照しながら説明する。図１はＣＡＥシステムの構成の概略を示す図である。
【００４７】
図１に示すように、本実施形態に係るＣＡＥシステムは、記憶装置１０、ＣＡＥ端末装置２０及び演算装置３０を備えている。また、記憶装置１０とＣＡＥ端末装置２０と演算装置３０とは、ネットワーク４０を介して互いに接続されている。このため、記憶装置１０、ＣＡＥ端末装置２０及び演算装置３０は、互いにデータの送受信が可能なように構成されている。ネットワーク４０は、例えばインターネット及びイントラネット等である。
【００４８】
記憶装置１０は、種々の金型形状及び成形品形状、それらの金型における予め設定されたエジェクタ位置、並びに射出成形における成形品の射出条件、保圧条件又は冷却条件等の金型に関する種々のデータを記憶し、ＣＡＥ端末装置２０及び演算装置３０にそれらのデータを出力できる。記憶装置１０としては、そのような機能を有するものであれば特に限定されず、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）及びＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００４９】
ＣＡＥ端末装置２０は、演算装置３０に数値や指示等を入力し、また、演算装置３０による演算結果等に基づく種々のデータを表示できる。ＣＡＥ端末装置２０としては、そのような機能を有するものであれば特に限定されず、例えば市販されているパーソナルコンピュータ等を用いることができる。
【００５０】
演算装置３０は、記憶装置１０に記憶されているデータ及びＣＡＥ端末装置２０から入力された数値及び指示に基づき、格納されている演算プログラムに従った演算を行う演算部３１を備えている。また、演算装置３０は、後に金型設計方法の説明の際に詳細に説明するが、金型形状等の条件に基づいて金型における成形品の接触荷重が生じる部分とその大きさとを導出する荷重分析部３２、予め設定された基準値と演算部３１で算出された離型抵抗値とを比較する判定部３３、及び前記基準値と前記算出された離型抵抗値に基づいて追加エジェクタ位置の範囲を導出する範囲決定部３４を含む。演算装置３０としては、上記機能を有するものであれば特に限定されず、例えば所定の演算プログラムが格納されたパーソナルコンピュータ又はワークステーション等を用いることができる。
【００５１】
次に、上記構成を有する本実施形態の金型設計システムを用いて、金型を設計する方法について図２を参照しながら説明する。図２は本実施形態に係る金型設計方法を示すフローチャート図である。
【００５２】
図２に示すように、まず、解析モデルを作成する（ステップＳ１）。具体的に、金型の形状、金型により成形される製品の形状等をＦＥＭモデルで定義する。解析モデルの作成は、ＣＡＥ端末装置２０を用いて作成してもよいし、この情報について予め記憶装置１０に記憶されたものを用いてもよく、その場合、記憶装置１０からＣＡＥ端末装置２０に出力するようにしてもよい。本実施形態では、自動車用バンパーを成形するための金型の形状、及びその金型により成形される製品の形状に係る情報に基づくＦＥＭモデルの作成を行う。
【００５３】
次に、解析条件を設定する（ステップＳ２）。具体的に、成形品の樹脂材料、冷却時間等の条件をＣＡＥ端末装置２０により入力する。なお、予め記憶装置１０に記憶された条件をＣＡＥ端末装置２０に出力するようにしてもよい。本実施形態では、解析条件として、例えばヤング率、ポアソン比、応力と塑性歪みの関係式、熱膨張係数及び質量密度を定義した製品の材料特性や、製品と金型間の接触定義に係る拘束条件や、自重及び冷却温度変化量を定義する荷重条件等の情報が用いられる。ここで、冷却温度変化量とは、材料の転移温度から突き出し時温度の温度変化量をいう。これらの他に、さらに、射出成形における樹脂温度、射出圧力、射出速度及び射出時間等の射出条件、保圧力及び保圧時間等の保圧条件、並びに冷却時間等の冷却条件等の情報を追加することもできる。
【００５４】
次に、これらの条件、並びに金型及び製品の形状に基づいて、金型への成形品の接触荷重が生じる位置及び大きさを算出する（ステップＳ３）。具体的に、ＣＡＥ端末装置２０から上記条件に関するデータが入力され、それらのデータに基づいて、演算装置３０における演算部３１が該演算装置３０に格納された所定の演算プログラムに従って演算する。これにより、金型への成形品の接触荷重が生じる部分の位置及びその接触荷重の大きさに関する数値が算出される。この結果に基づいて、荷重分析部３２が、金型において、予め設定された大きさ以上の接触荷重が生じる部分の位置及びその大きさを特定し、それらの情報をＣＡＥ端末装置２０に出力する。それにより、図３に示すように、ＣＡＥ端末装置２０によって所定の大きさ以上の接触荷重が生じる部分について表示される（図３の破線部）。ここで、用いられている接触荷重とは、成形品から金型に対して作用する荷重であり、金型表面に垂直な方向の荷重である。その大きさは、上記の材料特性、拘束条件、及び荷重条件に依存する。当然にその荷重が大きいほど、成形品の突き出しの際に、その部分に大きい抵抗力が掛かる。
【００５５】
次に、エジェクタピン等の突き出し手段により成形品を突き出す位置（エジェクタ位置）に関する情報がＣＡＥ端末装置２０に入力される。なお、予め記憶装置１０に記憶されたエジェクタ位置をＣＡＥ端末装置２０に出力するようにしてもよい。エジェクタ位置としては、アンダーカット部及びボス部等の接触荷重が必ず大きくなる部分がまず選択され、できる限り少ないことが好ましい。それらのエジェクタ位置の情報に基づいて、突き出し工程時に成形品に掛かる離型抵抗値を演算部３１が算出する（ステップＳ４）。具体的に、ステップＳ３で算出された金型への成形品の接触荷重の大きさと、その接触荷重が生じる部分の位置からエジェクタ位置までの距離とに基づいて、離型抵抗値が算出される。離型抵抗値は、金型への成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分における接触荷重の総和と、その所定値以上の接触荷重が生じる部分の位置からエジェクタ位置までの距離との積により算出される。接触荷重の総和とは、その所定値以上の接触荷重が生じる部分の面積と接触荷重の大きさとの積で定義できる。離型抵抗値が大きいと、突き出し時に成形品に掛かる曲げモーメントが大きくなり、塑性変形が発生してしまう。この塑性変形を防ぐためには、離型抵抗値を低減する必要があり、そのためには、金型形状や樹脂材料等を変更して上記接触荷重を低減する，又は大きい接触荷重が生じる部分の近くにエジェクタ位置を設ける必要がある。
【００５６】
次に、演算装置３０の演算部３１により算出された離型抵抗値と予め設定された基準値とが判定部３３により比較される（ステップＳ５）。ここで、前記基準値とは、予め実験等により導出された成形品に塑性変形が生じないと考えられる上限値をいい、記憶装置１０に予め記憶されている。本ステップにおいて、基準値が記憶装置１０から演算装置３０の判定部３３に出力され、判定部がステップＳ４において算出された離型抵抗値と基準値とを比較する。判定部３３は、離型抵抗値が基準値以下の場合、エジェクタ位置がＯＫであると判定し、逆に、離型抵抗値が基準値よりも大きい場合、エジェクタ位置がＮＧである判定する。ＯＫの判定がなされた場合、そのエジェクタ位置において、成形品を突き出すことにより、成形品が塑性変形をすることなく離型され得ると判断される。一方、ＮＧの判定がなされた場合、そのエジェクタ位置において、成形品を突き出すと、成形品に塑性変形が生じるおそれがあるため、新たにエジェクタ位置を追加する必要がある。
【００５７】
そこで、この場合、演算装置３０の範囲決定部３４は、接触荷重が生じる位置、その大きさ、及び既に配置されているエジェクタ位置に基づいて、離型抵抗値を基準値以下にできる、追加のエジェクタ位置を設ける範囲を算出し、そのデータをＣＡＥ端末装置２０に出力する。これにより、図４に示すように、ＣＡＥ端末装置２０が追加のエジェクタ位置を設ける範囲を表示する（ステップＳ６）。
【００５８】
ここで、図４では、追加のエジェクタ位置を設ける範囲として、実線の円と破線の円とで示しているが、実線の円は片側突き出しによるエジェクタ位置の範囲を示し、破線の円は、両側突き出しによるエジェクタ位置の範囲を示している。片側突き出しとは、図５（ａ）に示すように、接触荷重が生じる部分４０に対して、１箇所のエジェクタ位置において突き出しピン４１等の突き出し手段を用いて、成形品４２を金型４３から突き出すことをいい、一方、両側突き出しとは、図５（ｂ）に示すように、接触荷重が生じる部分５０に対して、その両側に位置する２箇所のエジェクタ位置において突き出しピン５１等の突き出し手段を用いて、成形品５２を金型５３から突き出すことをいう。なお、図５（ａ）及び（ｂ）における矢印は、接触荷重を示している。両側突き出しは、接触荷重が生じている部分５０の両側にエジェクタ位置が配置されているため、片側突き出しの場合と比較して、突き出し時に成形品５２に掛かる曲げモーメントを小さくできる。このため、片側突き出しの場合と両側突き出しの場合とで、接触荷重が生じている部分の位置からエジェクタ位置までの距離が同一であるならば、両側突き出しの方が曲げモーメントが小さいので塑性変形が生じ難い。
【００５９】
具体的に、材料力学で一般的に用いられる片持ち梁・両持ち梁の固定端に係るモーメントの式に基づいて、片持ち梁（片側突き出し）の場合、荷重をＷ、固定端から荷重点までの距離をＬとすると、固定端に係るモーメントＭは、Ｍ＝ＷＬで表される。一方、両持ち梁（両側突き出し）の場合、Ｍ＝ＷＬ／４で表すことができる。これらから、両側突き出しにより生じる曲げモーメントは、片側突き出しの場合と比較して、４分の１の大きさとなる。このため、両側突き出しの場合の追加エジェクタ位置を設ける範囲を示す円の半径は、片側突き出しの場合の追加エジェクタ位置を設ける範囲を示す円の半径の４倍の大きさとなる。
【００６０】
金型設計者は、図４に示す追加エジェクタ位置を設けることができる範囲に基づいて、追加エジェクタ位置を決定できる。但し、表示されたエジェクタ位置の範囲に追加エジェクタ位置を配置できない場合もあるため、この場合は、上記の諸条件の変更、又は金型形状等を変更する必要がある。例えば金型形状を変更する場合、その金型形状に関するデータをＣＡＥ端末装置２０により入力し、上記と同様のステップを順次行い、エジェクタ位置がＯＫであるかＮＧであるかを再判定する。
【００６１】
また、上記条件の他に突き出し速度を条件に加えることもできる。具体的に、突き出し速度は、離型抵抗値と比例関係を示すため、突き出し速度を遅く設定することにより、追加エジェクタ位置を配置できる範囲を拡大することができる。突き出し速度を変更することにより、金型形状を変更することなく、離型抵抗値を基準値以下にできるエジェクタ位置を配置できる。
【００６２】
金型設計者は、上記のようにして、エジェクタ位置を決定した後に、突き出し変形解析を行ってもよい。突き出し変形解析は、演算装置により、ステップＳ１及びステップＳ２においてＣＡＥ端末装置２０に入力された又は記憶装置１０に記憶されている金型形状、製品形状、材料特性、拘束条件及び荷重条件等に基づいた非線形構造解析により、金型からの製品の浮き上がり量及び製品の塑性変形について分析する。このステップにより、決定したエジェクタ位置により製品に塑性変形が生じないか確認することができる。
【００６３】
以上で説明したような金型設計システムや金型設計方法を用いることで、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く効率的に行うことができ、金型作製のコストを低減することができる。
【００６４】
以下に、本発明の実施形態に係る金型設計プログラムについて説明する。本実施形態に係る金型設計プログラムは、図１に示すＣＡＥシステムの演算装置３０に格納されたものである。その金型設計プログラムは、上記ＣＡＥシステムの演算装置３０の説明及び上記金型設計方法の説明で記載した通り、ＣＡＥシステムに、金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定し、それらの部分における接触荷重の総和と、それらの部分からエジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算機能と、それらの部分の離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定機能とを実現させるためのものである。
【００６５】
この金型設計プログラムを上記方法に用いることで、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く効率的に行うことができ、金型作製のコストを低減することが可能となる。
【００６６】
以下に、本発明の実施形態に係る金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体について説明する。本実施形態に係る金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記ＣＡＥシステムの演算装置３０に格納された金型設計プログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶したものである。このようなコンピュータ読み取り可能な記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスクドライブ又はメモリーカード等を用いることができる。その記憶媒体は、上記ＣＡＥシステムの演算装置３０の説明及び上記金型設計方法の説明で記載した通り、ＣＡＥシステムに、金型における射出成形後の成形品の所定値以上の接触荷重が生じる部分を特定し、それらの部分における接触荷重の総和と、それらの部分からエジェクタ位置までの距離との積に基づき離型抵抗値を演算する演算機能と、それらの部分の離型抵抗値が予め設定された基準値以下であるかを判定する判定機能とを実現させるためのものである。
【００６７】
このコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を上記方法に用いることで、必要最小限のエジェクタ位置の決定を精度良く効率的に行うことができ、金型作製のコストを低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  記憶装置
２０  ＣＡＥ端末装置
３０  演算装置
３１  演算部
３２  荷重分析部
３３  判定部
３４  範囲決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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