(57)【要約】【課題】自重又は外部荷重による樹脂成形品の変形を見込んで金型を設計する。【解決手段】樹脂成形品の設計データに基づいて該樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成する。この成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成する。この重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形品を得る金型の設計方法であって、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成するステップと、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成するステップと、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成するステップとを備えていることを特徴とする樹脂成形金型設計方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデルを作成するステップは、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なうステップと、
上記流動解析の結果に基づいて、射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成するステップを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする樹脂成形金型設計方法。
【請求項３】
請求項１において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデルを作成するステップは、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なうステップと、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成するステップとを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする樹脂成形金型設計方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記樹脂成形品が車両用バンパーであることを特徴とする樹脂成形金型設計方法。
【請求項５】
樹脂成形品を得る金型の設計システムであって、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成する成形品モデル作成部と、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成する重力インバースモデル作成部と、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成する金型モデル作成部とを備えていることを特徴とする樹脂成形金型設計システム。
【請求項６】
請求項５において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデル作成部は、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう流動解析部と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する歪みインバースモデル作成部とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする樹脂成形金型設計システム。
【請求項７】
請求項５において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデル作成部は、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう流動解析部と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する歪みインバースモデル作成部とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする樹脂成形金型設計システム。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか一において、
上記樹脂成形品が車両用バンパーであることを特徴とする樹脂成形金型設計システム。
【請求項９】
樹脂成形品を得る金型を設計するための樹脂成形金型設計プログラムであって
コンピュータに、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成する機能と、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成する機能と、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成する機能とを実現させることを特徴とする樹脂成形金型設計プログラム。
【請求項１０】
請求項９において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデルを作成する機能は、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする樹脂成形金型設計プログラム。
【請求項１１】
請求項９において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデルを作成する機能は、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする樹脂成形金型設計プログラム。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一において、
上記樹脂成形品が車両用バンパーであることを特徴とする樹脂成形金型設計プログラム。
【請求項１３】
樹脂成形品を得る金型を設計するための樹脂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、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成する機能と、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成する機能と、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成する機能とを実現させる樹脂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】
請求項１３において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデルを作成する機能は、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする樹脂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】
請求項１３において、
上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデルを作成する機能は、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする樹脂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】
請求項１３乃至請求項１５のいずれか一において、
上記樹脂成形品が車両用バンパーであることを特徴とする樹脂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、樹脂成形金型設計方法、同金型設計システム、同金型設計プログラム及び同金型設計プログラムを記憶したコンピュータ読取り可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形品の設計形状に係るＣＡＤデータに基づいて金型ＣＡＤデータを作成し、該金型ＣＡＤデータに基づいて金型を製作することが一般に行なわれている。このような樹脂成形品の設計形状に基づいて製作された金型を用いても、材料収縮などにより、成形品に歪みを生じて成形品の形状が設計形状と一致しなくなることが知られている。
【０００３】
これに対して、特許文献１には、製品ＣＡＤデータに対応する金型ＣＡＤデータで製作した金型を用いて成形品を得ること、その成形品を解析して、成形不良を発生し易い部位について金型ＣＡＤデータを補正した補正金型ＣＡＤデータを作成すること、この補正金型ＣＡＤデータから当該補正を反映した補正製品ＣＡＤデータを得ること、補正金型ＣＡＤデータによる補正金型によって成形品を得て、この成形品の形状測定データと補正製品ＣＡＤデータを比較し、測定データの歪みを反転した反転データを得ること、この反転データから修正金型を製作することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、金型によって得た樹脂成形品の形状を測定して金型を修正することは公知であり、その修正によって、得られる樹脂成形品の形状を設計形状に近づけることができる。
【０００６】
しかし、樹脂成形品は、実使用状態においては自重によって部分的に或いは全体的に変形し、或いは、この樹脂成形品に取り付けられる別部品の重み（外部荷重）によって変形する。この傾向は、大型樹脂成形品になるほど、また、取り付けられる別部品の質量が大きくなるほど顕著になる。
【０００７】
従って、仮に、金型の修正等によって設計形状と略同じ形状の樹脂成形品を得ることができたとしても、その樹脂成形品の実使用状態での形状は設計形状からずれたものになりやすい。
【０００８】
そこで、本発明は、上記自重又は外部荷重による樹脂成形品の変形に対処することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、上記自重又は外部荷重による変形を見込んで金型を設計する。
【００１０】
ここに開示する樹脂成形品を得る金型の設計方法は、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成するステップと、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成するステップと、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、樹脂成形品の設計形状に対応する成形品モデルから自重又は外部荷重による変形を考慮した重力インバースモデルを作成する。この重力インバースモデルを用いて上記金型モデルを作成する。従って、当該金型で得られる樹脂成形品は、自重又は外部荷重が加わっていない状態では、その形状が設計形状とは相違するものの、実使用状態では、自重又は外部荷重による変形によって設計形状に対応する形状になる。すなわち、上記設計方法によれば、実使用状態において設計形状に対応する形状となる樹脂成形品を成形することができる金型を得ることができる。
【００１２】
上記設計方法において、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデルを作成するステップは、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なうステップと、
上記流動解析の結果に基づいて、射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成するステップとを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする。
【００１３】
一般に射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なうことによって、樹脂成形品の成形歪みに関する情報が得られている。
【００１４】
これに対して、当該実施形態では、その流動解析結果に基づいて、射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析する。そして、この解析結果を重力インバースモデルに反映させることにより、射出成形後に当該重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成し、これを金型のキャビティ形状に係る情報として金型モデルを作成する。従って、収縮変形、反り変形等の成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００１５】
上記設計方法において、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデルを作成するステップは、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なうステップと、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成するステップとを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする。
【００１６】
この実施形態は、重力インバースモデルから歪みインバースモデルを作成する先の実施形態とは違って、歪みインバースモデルから重力インバースモデルを作成するが、当該実施形態においても、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００１７】
また、ここに開示する樹脂成形品を得る金型の設計システムは、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成する成形品モデル作成部と、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成する重力インバースモデル作成部と、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成する金型モデル作成部とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、樹脂成形品の設計形状に対応する成形品モデルから自重又は外部荷重による変形を考慮した重力インバースモデルを作成し、この重力インバースモデルを用いて上記金型を設計するから、自重又は外部荷重が加わった実使用状態において設計形状に対応する形状となる樹脂成形品が得られる金型の設計が容易になる。
【００１９】
上記設計システムにおいて、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデル作成部は、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう流動解析部と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する歪みインバースモデル作成部とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、重力インバースモデルを用いた溶融樹脂の流動解析結果に基づいて、成形歪みを考慮した歪みインバースモデルを作成し、これを金型のキャビティ形状に係る情報として上記金型モデルを作成するから、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００２１】
上記設計システムにおいて、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデル作成部は、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう流動解析部と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する歪みインバースモデル作成部とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする。
【００２２】
これによれば、成形品モデルを用いた溶融樹脂の流動解析結果に基づいて、成形歪みを考慮した歪みインバースモデルを作成し、該モデルから金型設計用の重力インバースモデルを作成するから、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００２３】
ここに開示する樹脂成形品を得る金型を設計するための樹脂成形金型設計プログラムは、
コンピュータに、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成する機能と、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成する機能と、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成する機能とを実現させることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、樹脂成形品の設計形状に対応する成形品モデルから自重又は外部荷重による変形を考慮した重力インバースモデルを作成し、この重力インバースモデルに基づいて金型モデルを作成するから、自重又は外部荷重が加わった実使用状態において設計形状に対応する形状となる樹脂成形品が得られる金型の設計が容易になる。
【００２５】
上記設計プログラムにおいて、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデルを作成する機能は、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする。
【００２６】
これによれば、重力インバースモデルを用いた溶融樹脂の流動解析結果に基づいて、成形歪みを考慮した歪みインバースモデルを作成し、該モデルを金型のキャビティ形状に係る情報として金型モデルを作成するから、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００２７】
上記設計プログラムにおいて、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデルを作成する機能は、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする。
【００２８】
これによれば、成形品モデルを用いた溶融樹脂の流動解析結果に基づいて、成形歪みを考慮した歪みインバースモデルを作成し、該モデルから金型設計用の重力インバースモデルを作成するから、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００２９】
ここに開示する樹脂成形品を得る金型を設計するための樹脂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、
上記樹脂成形品の設計データに基づいて上記樹脂成形品をモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデルを作成する機能と、
上記成形品モデルを用いて、上記樹脂成形品の各部にその自重又は外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときの当該樹脂成形品の変形をシミュレーション解析して、当該逆方向の力が加わった重力インバースモデルを作成する機能と、
上記重力インバースモデルを用いて上記金型の金型モデルを作成する機能とを実現させる樹脂成形金型設計プログラムを記憶する。
【００３０】
これによれば、樹脂成形品の設計形状に対応する成形品モデルから自重又は外部荷重による変形を考慮した重力インバースモデルを作成し、この重力インバースモデルを用いて上記金型モデルを作成するから、自重又は外部荷重が加わった実使用状態において設計形状に対応する形状となる樹脂成形品が得られる金型の設計が容易になる。
【００３１】
上記記憶媒体において、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記金型モデルを作成する機能は、
上記重力インバースモデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記金型モデルを作成することを特徴とする。
【００３２】
これによれば、重力インバースモデルを用いた溶融樹脂の流動解析結果に基づいて、成形歪みを考慮した歪みインバースモデルを作成し、該モデルを金型のキャビティ形状に係る情報として金型モデルを作成するから、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００３３】
上記記憶媒体において、一実施形態では、上記樹脂成形品は射出成形によって得られるものであり、
上記重力インバースモデルを作成する機能は、
上記成形品モデルを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう機能と、
上記流動解析の結果に基づいて射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析して、射出成形後に上記成形品モデルの形状となる歪みインバースモデルを作成する機能とを備え、
上記歪みインバースモデルを用いて上記シミュレーション解析により上記重力インバースモデルを作成することを特徴とする。
【００３４】
これによれば、成形品モデルを用いた溶融樹脂の流動解析結果に基づいて、成形歪みを考慮した歪みインバースモデルを作成し、該モデルから金型設計用の重力インバースモデルを作成するから、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００３５】
上記樹脂成形金型の設計方法、設計システム、設計プログラム及び設計プログラムを記憶したコンピュータ読取り可能な記憶媒体において、樹脂成形品としては、例えば、インストルメントパネル、バンパー、フェンダー等の車両用樹脂成形品があげられ、或いは車両用に限らず、種々の産業用、民生用の樹脂成形品であってもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、樹脂成形品の設計形状に対応する成形品モデルから自重又は外部荷重による変形を考慮した重力インバースモデルを作成し、この重力インバースモデルを金型のキャビティ形状に係る情報とするから、自重又は外部荷重が加わった実使用状態において設計形状に対応する形状となる樹脂成形品を得る上で有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】金型の設計システム（ＣＡＥシステム）のブロック図。
【図２】同システムの金型モデル作成部を示すブロック図。
【図３】成形品ＣＡＤモデルからキャビテイサーフェースモデルまでのモデル変遷図。
【図４】金型設計における処理の手順を示す流れ図。
【図５】金型設計の初めから逆重力解析ステップまでのモデル変遷図。
【図６】バンパーシステムのＦＥＭモデルを部品に分解した図。
【図７】流動解析ステップから金型モデル作成ステップまでのモデル変遷図。
【図８】重力インバースモデル５２ａと、該モデルを用いて製作した金型で射出成形したときの樹脂成形品の成形歪みモデル５６ａと、歪みインバースモデル５３ａとの関係を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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はない。
【００３９】
＜金型設計システム＞
図１に示すように、本実施形態に係る樹脂成形品を得る樹脂成形金型の設計システム（ＣＡＥシステム）は、記憶装置１０、ＣＡＥ端末装置２０及びＣＰＵ（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ＣＰＵ３０とは、ネットワーク４０を介して互いに接続され、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、イントラネットであり、インターネット等であってもよい。本実施形態の樹脂成形品は射出成形によって得られるものである。
【００４０】
記憶装置１０は、樹脂成形品の設計形状を示すＣＡＤモデル（設計データ）、樹脂成形品の射出成形における射出条件、保圧条件又は冷却条件等のデータを記憶する。記憶装置１０としては、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。
【００４１】
ＣＡＥ端末装置２０は、ＣＰＵ３０に数値や指示等を入力し、また、ＣＰＵ３０による演算結果等に基づく種々のデータを表示する。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。
【００４２】
ＣＰＵ３０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。
【００４３】
ＣＰＵ３０は、金型設計プログラムに従って、金型を設計するための処理を実行するものであり、成形品モデル作成部３２、重力インバースモデル作成部３３及び金型モデル作成部３４として機能する。図２に示すように、金型モデル作成部３４は、流動解析部３５、歪みインバースモデル作成部３６、収束判定部３７、キャビテイモデル作成部３８及び金型モデル生成部３９を備えている。
【００４４】
記憶装置１０には、上記各種データを記憶させたコンピュータのＣＰＵ３０を、上記成形品モデル作成部３２、重力インバースモデル作成部３３及び金型モデル作成部３４として機能させる上記金型設計プログラムが記憶されている。
【００４５】
ＣＰＵ３０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。
【００４６】
金型設計システムは、樹脂成形品のＣＡＤモデルを用いて、成形品モデル作成部３２、重力インバースモデル作成部３３、金型モデル作成部３４により、コンピュータ上で、金型モデルを作成し、金型図面を得るものである。
【００４７】
＜金型設計方法＞
上記金型設計システムを用いて金型を設計する方法を説明する。本実施形態の樹脂成形品は車両用バンパーである。
【００４８】
図３に示すように、当該金型設計方法では、バンパーシステムのＣＡＤモデル５１からバンパーフェース及びグリルアッパの重力インバースモデル５２を作成し、この重力インバースモデル５２からバンパーフェース及びグリルアッパの歪みインバースモデル５３を作成し、この歪みインバースモデル５３からバンパーフェース及びグリルアッパを射出成形する各金型のキャビティのサーフェースモデル５４を作成する。
【００４９】
以下、具体的に説明する。図４に金型設計方法の流れを示す。
【００５０】
［バンパーシステムのＣＡＥ解析モデル作成］（ステップＳ１）
成形品モデル作成部３２は、ＣＡＥ端末装置２０からの作成指示の入力により、記憶装置１０に記憶されている図５に示すバンパーシステムのＣＡＤモデル５１から、該バンパーシステムをモデル化したＣＡＥ解析用の成形品モデル（ＦＥＭモデル）５５を作成する。バンパーシステムのＣＡＤモデル５１は、バンパーフェース５１ａにグリル５１ｂ、グリルアッパ５１ｃ、グリルブラケット５１ｄ、加飾部品５１ｅ等を組み付けてなり、車体に取り付けた実使用状態、すなわち、自重及び外部荷重が加わった実使用状態において求められる形状に係る設計データである。
【００５１】
［逆重力による自重・外部荷重解析条件の設定］（ステップＳ２）
ＣＡＥ端末装置２０により、実使用状態においてバンパーの各部の自重及び外部荷重を相殺する逆方向の力が加わったときのバンパーフェース及びグリルアッパの変形を成形品モデル５５によってシミュレーション解析するための境界条件を設定する。
【００５２】
すなわち、成形品モデル５５に拘束条件を与えるとともに、自重及び荷重を相殺する逆方向の荷重条件を設定する。この場合の逆方向の荷重は重力とは逆方向の力である。外部荷重は、バンパーフェース５５ａの場合、グリル５５ｂ、及び加飾部品５５ｅによって加わる荷重であり、グリルアッパ５５ｃの場合、グリルブラケット５５ｄによって加わる荷重である。
【００５３】
［逆重力解析］（ステップＳ３）
重力インバースモデル作成部３３は、解析条件が入力されると、この解析条件下において、成形品モデル５５を用いて上記逆方向の荷重によるバンパーの各部の変形をシミュレーション解析して、重力インバースモデル５２を作成する。すなわち、拘束点及び逆重力方向に基づいて、拘束点で拘束した状態におけるバンパーフェース５５ａの自重及び外部荷重各々に対応する逆方向の荷重が加わったときの変形、並びに拘束点で拘束した状態におけるグリルアッパ５５ｃの自重及び外部荷重各々に対応する逆方向の荷重が加わったときの変形をシミュレーション解析する。
【００５４】
［モデルを部品単品に分解］（ステップＳ４）
重力インバースモデル作成部３３は、上記シミュレーション解析で得たバンパーシステムの解析モデル、すなわち、重力インバースモデル（上記逆方向の荷重によって変形したもの）５２を、図６に示すように、各部品のモデル５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ……に分解する。この分解により得られるモデル５２ａがバンパーフェースの重力インバースモデルであり、モデル５２ｃがグリルアッパの重力インバースモデルである。
【００５５】
［流動解析］（ステップＳ５）
図７に示すように、本実施形態では、バンパーフェースの重力インバースモデル５２ａを用いて射出成形における溶融樹脂の流動解析を行なう。ＣＡＥ端末装置２０により解析に必要な各種条件データ（ゲート条件、射出条件、保圧条件、冷却条件等の成形条件データ，粘度、ＰＶＴデータ等の樹脂特性データ等）が設定される。
【００５６】
流動解析部３５は、樹脂の充填過程において、運動方程式、エネルギー保存の式、連続の式を有限要素法に定式化することにより、各節点の圧力、樹脂到達時間、温度等の時系列データを流動解析結果として取得して、溶融樹脂の挙動を予測する。また、充填後の保圧・冷却過程において、さらに樹脂の圧縮性を考慮するためにＰＶＴ関係式を考慮して体積収縮率を求め、各要素での弾性係数や、異方性を含む線膨張率などの物性を流動解析結果として取得する。これにより、射出成形に伴う成形歪み量を求めることが可能になる。
【００５７】
流動解析には、例えば、東レエンジニアリング株式会社のプラスチック射出成形ＣＡＥソフトウェアである３Ｄ ＴＩＭＯＮを利用することができる。
【００５８】
［反り・収縮の逆算解析］（ステップＳ６）
歪みインバースモデル作成部３６は、上記流動解析の結果に基づいて、射出成形に伴う成形歪み（反り・収縮）を相殺するためのモデル形状の変更量を成形歪み量から逆算解析して、射出成形後に上記重力インバースモデル５２ａの形状となる歪みインバースモデル５３ａを作成する。
【００５９】
すなわち、重力インバースモデル５２ａｃを用いた流動解析の結果、図８に示すように、樹脂成形品が成形歪みによって重力インバースモデル５２ａに対して形状がずれた歪みモデル５６ａになると見込まれるときは、成形歪みによって重力インバースモデル５２ａの形状になる形状変更量を演算し、その形状変更量を重力インバースモデル５２ａに反映させて歪みインバースモデル５３ａを作成する。
【００６０】
［収束判定］（ステップＳ７）
収束判定部３７は、歪みインバースモデル５３ａを用いて流動解析部３５による流動解析を行ない、該解析結果に基づいて成形歪み量を演算解析し、該成形歪み量を当該歪みインバースモデル５３ａに反映させてなる確認用モデルを作成する。この確認用モデルは、当該歪みインバースモデル５３ａを用いて金型を製作して射出成形したときに得られるバンパーフェースの形状を示す。
【００６１】
収束判定部３７は、上記確認用モデルと重力インバースモデル５２ａとの形状のずれ量が所定の公差内にあるか否かを判定し、該ずれ量が公差内にないときは、当該ずれ量を歪みインバースモデル５３ａに反映させることで修正した歪みインバースモデル５３ａを作成する。そして、修正した歪みインバースモデル５３ａを用いて上記確認用モデルを作成して、上記収束判定を行なう。
【００６２】
すなわち、収束判定部３７は、上記ずれ量が公差内に入るまで、歪みインバースモデル５３ａの修正、確認用モデルの作成、収束判定を繰り返す。
【００６３】
［金型作成用サーフェースモデルに変換］（ステップＳ８）
キャビティモデル作成部３８は、上記確認用モデルと重力インバースモデル５２ａとの形状のずれ量が所定の公差内にあるとき、或いは該ずれ量が所定の公差内に収まったときは、図７に示すように、当該歪みインバースモデル（ＦＥＭモデル）５３ａからキャビティサーフェイスモデル５４ａを作成する。
【００６４】
［金型モデル生成］（ステップＳ９）
金型モデル生成部３９は、上記キャビティサーフェイスモデル５４ａに基づいてランナー等を設定した金型モデル（サーフェースモデル）５７を生成する。この金型モデル５７から金型図面が得られる。
【００６５】
グリルアッパの重力インバースモデル５２ｃについても、バンパーフェースの重力インバースモデル５２ａと同様に、上記ステップ５〜９を実行することにより、金型モデルを生成し、金型図面を得ることができる。
【００６６】
＜効果＞
以上のように、上記金型の設計システム、設計方法、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取り可能な記憶媒体各々によれば、バンパーフェイス及びグリルアッパの設計形状に対応する成形品モデル５５ａ，５５ｃから自重及び外部荷重による変形を考慮した重力インバースモデル５２ａ，５２ｃを作成し、この重力インバースモデル５２ａ，５２ｃを用いて金型モデルを作成する。
【００６７】
従って、当該金型で成形されるバンパーフェイス及びグリルアッパ自体は、実使用状態の設計形状とは相違するが、車体に組み付け、グリル等が取り付けられた実使用状態では、自重による変形、並びにグリル等の外部荷重による変形によって、所期の設計形状に対応する形状になる。すなわち、当該設計システム等によれば、実使用状態において設計形状に対応する形状となる樹脂成形品が得られる金型の設計が容易になる。
【００６８】
また、当該設計システム等によれば、重力インバースモデル５２ａを用いた流動解析結果に基づいて、射出成形に伴う成形歪みを相殺するためのモデル形状の変更量を逆算解析し、この解析結果を重力インバースモデル５２ａに反映させることにより、射出成形後に当該重力インバースモデル５２ａの形状となる歪みインバースモデル５３ａを作成し、これを用いて金型モデル５７を作成する。従って、射出成形には収縮変形、反り変形等の成形歪みを伴うものの、当該金型で成形されるバンパーフェイス及びグリルアッパは、成形歪みによって設計形状に対応する形状となる。すなわち、当該設計システム等によれば、成形歪みに拘わらず、設計形状に対応する形状の樹脂成形品を成形することができる金型の設計に有利になる。
【００６９】
＜その他＞
上記実施形態では、樹脂成形品が自重及び外部荷重によって変形する分を見込んで金型を設計するようにしたが、自重による変形分のみ、或いは外部荷重による変形分のみを見込んで金型を設計するようにしてもよい。
【００７０】
上記実施形態では、重力インバースモデルから歪みインバースモデルを作成するようにしたが、成形品モデルから歪みインバースモデルを作成し、この歪みインバースモデルを用いて重力インバースモデルを作成し、この重力インバースモデルから金型モデルを作成するようにしてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、重力インバースモデルから歪みインバースモデルを作成するが、歪みインバースモデルを作成せずに、重力インバースモデルから金型モデルを作成するようにしてもよい。この場合、射出成形に限らず、圧縮成形など他の樹脂成形金型の設計にも本発明を利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０    記憶装置（記憶媒体）
３２    成形品モデル作成部
３３    重力インバースモデル作成部
３４    金型設計部
３５    流動解析部
３６    歪みインバースモデル作成部
５１    ＣＡＤモデル（設計データ）
５２    重力インバースモデル
５３    歪みインバースモデル
５４    金型用のサーフェイスモデル
５５    成形品モデル
５７    金型モデル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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