分析模型制作方法以及预测成型缺陷的模拟系统和方法.pdf

本发明提供一种用于制作分析模制件的形状的分析模型的方法。所述方法包括以下步骤：(a)对模制件的形状进行三维测量以获得形状数据；(b)将形状数据划分成限定模制件的厚度的两个表面；(c)计算划分的两个表面之间的偏差作为厚度数据；(d)使厚度数据与形状数据相关联；(e)由关于模制件的CAD数据制作模制件的形状模型；(f)使形状模型与形状数据相关联；以及(g)根据步骤(f)中的关联操作将与形状数据相关联的厚度数据赋给形状模型，从而制作分析模型。

1.  一种制作用于分析模制件的形状的分析模型的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)对所述模制件的形状进行三维测量以获得形状数据；
(b)将所述形状数据划分成限定所述模制件的厚度的两个表面；
(c)计算划分的所述两个表面之间的偏差作为厚度数据；
(d)使所述厚度数据与所述形状数据相关联；
(e)由关于所述模制件的CAD数据制作所述模制件的形状模型；
(f)使所述形状模型与所述形状数据相关联；以及
(g)根据步骤(f)中的关联操作将与所述形状数据相关联的所述厚度数据赋给形状模型，从而制作所述分析模型。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中：
步骤(f)包括以下步骤：使从所述形状数据获得的所述形状模型的坐标点群与从所述形状数据获得的所述形状数据的坐标点群相关联；以及
步骤(g)包括以下步骤：将与所述形状数据相关联的所述厚度数据赋给所述形状模型的坐标点，所述形状模型的所述坐标点与所述形状数据的坐标位置最接近。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中：
步骤(d)包括以下步骤：使所述厚度数据与所述两个表面中的一个的形状数据相关联；以及
步骤(f)包括以下步骤：使所述一个表面的形状数据与对应于所述一个表面的形状模型的一部分相关联。

4.  根据权利要求2所述的方法，其中：
步骤(d)包括以下步骤：使所述厚度数据与所述两个表面中的一个的形状数据相关联；以及
步骤(f)包括以下步骤：使所述一个表面的形状数据与对应于所述一个表面的形状模型的一部分相关联。

5.  一种模拟系统，所述模拟系统用于通过模拟由注射成型制造树脂产品的过程来预测树脂产品的成型缺陷，所述系统包括：
流动性分析执行部分，所述流动性分析执行部分执行熔融树脂的流动性分析，所述熔融树脂在一定成型条件下注射形成产品形状；
实际质量计算部分，所述实际质量计算部分根据所述流动性分析的结果对每一个单元计算所述熔融树脂的实际质量；
需要质量计算部分，所述需要质量计算部分根据所述流动性分析的结果对每一个单元计算熔融树脂的需要质量；
理想质量计算部分，所述理想质量计算部分对每一个单元计算熔融树脂的理想树脂质量；以及
成型缺陷确定部分，所述成型缺陷确定部分根据通过所述实际质量与所述需要质量之间的差除以所述理想质量所计算的指数对每一个单元确定成型缺陷。

6.  一种通过模拟由注射成型制造树脂产品的过程来预测树脂产品的成型缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)执行熔融树脂的流动性分析，所述熔融树脂在一定成型条件下注射形成产品形状；
(b)根据所述流动性分析的结果对每一个单元计算所述熔融树脂的实际质量；
(c)根据所述流动性分析的结果对每一个单元计算所述熔融树脂的需要质量；
(d)对每一个单元计算所述熔融树脂的理想树脂质量；以及
(f)根据通过所述实际质量与所述需要质量之间的差除以所述理想质量计算的指数对每一个单元确定成型缺陷。

分析模型制作方法以及预测成型缺陷的模拟系统和方法
本申请主张2008年8月8日提出申请的日本专利申请第2008-205201号和2009年3月26日提出申请的日本专利申请第2009-077531号的优先权，该申请的整体内容在此并入本文供参考。
技术领域
本发明涉及一种用于制作分析模制件的形状的分析模型的分析模型制作方法。本发明涉及一种用于预测通过注射成型生产的树脂产品的成型缺陷的模拟系统。
背景技术
要解决的第一问题
在现有技术的分析模型制作方法中，如JP-A-2005-196245中所公开的，通过对固定模具的、与模制件的前表面相对应的表面以及可移动模具的、与模制件的后表面相对应的表面进行三维测量获得点群数据，并由各点群数据制作实际测量的各表面的模型，计算各个实际测量的模型的结点之间的间距作为模制件的厚度，并且通过在模具被记录的部分处匹配各个实际测量的模型来制作分析模型。
根据现有技术的分析模型，虽然分析模型可以通过对模具进行三维测量容易地制作，但是未考虑实际夹紧力的作用和在将两个模具紧固在一起时产生的误差，这产生的问题是不能精确地获得准确的厚度。
要解决的第二问题
通过制备具有与产品的形状一致的空腔的模具，并将热塑性树脂注射到用于注射成型的模具中，而形成诸如汽车保险杠或装饰件的树脂产品。更具体地来讲，在此注射成型中，首先，将可移动模具夹紧到固定模具，并且在可移动模具和固定模具之间限定与产品的形状相一致的空腔。然后，在预定的注射压力下通过喷射设备注射熔融树脂，以使空腔填充有熔融树脂。此外，当将熔融树脂填充在空腔中时，对熔融树脂施加保压压力。此后，在通过保压压力冷却熔融树脂之后，打开模具以移去模制品。
在上述注射成型中，为了获得高质量的模制件，需要适当地设定模具的形状和成型条件，所述成型条件包括注射到模具中的熔融树脂的总量、流量、温度和压力。在没有适当地设定模具的形状或成型条件的情况下，会在模制件的表面上产生不平整性(以下称为“变形”)。
近年来，已经研制了预先检验这种变形的产生的模拟系统(例如，参见JP-A-10-138310)。更具体地来讲，在JP-A-10-138310中所述的模拟系统中，通过CAE分析预测在模制件中将要产生的变形程度，并且通过CAD系统反复地重设成型条件和重新设计模具，直到变形程度落入预定值内为止。通过使用模拟系统预测变形的产生，在实际制造模具之前，可以减少制造模具所需的成本和时间。
另外，在JP-A-10-138310中，来自模制件的参考面的不平整量被定义为变形程度，此外，根据从厚度值、压力积分值、流动温度和加压时间的CAE分析获得的结果计算此变形程度。然而，在通过此模拟计算的变形程度下，不能以良好精度再现实际变形，因此，需要一种可以以更高精度预测变形的产生的模拟系统。
发明内容
本发明的示例性实施例解决了上述问题和以上没有说明的其它问题。然而，本发明不需要克服上述问题，因此，本发明的一些实施方式可能没有克服上述具体问题。
本发明的一个目的是提供一种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现实际模制件的厚度。
根据本发明的一个或多个方面，提供一种用于制作分析模制件的形状的分析模型的方法。所述方法包括以下步骤：(a)对模制件的形状进行三维测量以获得形状数据；(b)将所述形状数据划分成限定模制件的厚度的两个表面中；(c)计算划分的两个表面之间的偏差作为厚度数据；(d)使厚度数据与形状数据相关联；(e)从关于模制件的CAD数据制作模制件的形状模型；(f)使形状模型与形状数据相关联；以及(g)根据步骤(f)中的关联操作将与形状数据相关的厚度数据赋给形状模型，从而制作分析模型。
根据本发明，可以将基于实际模制件的厚度数据赋给分析模型，由此，实际夹紧力的作用和在紧固两个模具期间产生的误差可以反映给分析模型。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现实际模制件的厚度。
根据本发明的一个或多个方面，步骤(f)包括以下步骤：使从形状数据获得的形状模型的坐标点群与从形状数据获得的形状数据的坐标点群相关联。步骤(g)包括以下步骤：将与形状数据有关的厚度数据赋给形状模型的坐标点，形状模型的坐标点与形状数据的坐标位置最接近。
根据本发明，可以将厚度数据容易地赋给形状数据的适当位置，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现实际模制件的厚度。
根据本发明的一个或多个方面，步骤(d)包括以下步骤：使厚度数据与两个表面中的一个的形状数据相关联，以及步骤(f)包括以下步骤：使所述一个表面的形状数据与对应于所述一个表面的形状模型的一部分相关联。
根据本发明，可以以高精度使形状数据和形状模型彼此相关联，并且此外，可以以确保的方式将厚度数据赋给形状模型。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现实际模制件的厚度。
此外，本发明的一个方面提供可以以高精度控制成型缺陷的产生的模拟系统。
根据本发明的一个或多个方面，提供一种模拟系统，所述模拟系统用于通过模拟由注射成型制造树脂产品的过程来预测树脂产品的成型缺陷。所述系统包括：流动性分析执行部分，所述流动性分析执行部分执行熔融树脂的流动性分析，所述熔融树脂在一定成型条件下注射形成产品形状；实际质量计算部分，所述实际质量计算部分根据流动性分析的结果对每一个单元计算熔融树脂的实际质量；需要质量计算部分，所述需要质量计算部分根据流动性分析的结果对每一个单元计算需要的熔融树脂的质量；理想质量计算部分，所述理想质量计算部分对每一个单元计算熔融树脂的理想树脂质量；以及成型缺陷确定部分，所述成型缺陷确定部分根据通过实际质量与需要质量之间的差除以理想质量所计算的指数对每一个单元确定成型缺陷。
根据本发明的一个或多个方面，提供一种用于通过模拟由注射成型制造树脂产品的过程来预测树脂产品的成型缺陷的方法。所述方法包括以下步骤：(a)执行熔融树脂的流动性分析，所述熔融树脂在一定成型条件下注射形成产品形状；(b)根据流动性分析的结果对每一个单元计算熔融树脂的实际质量；(c)根据流动性分析的结果对每一个单元计算熔融树脂的需要质量；(d)对每一个单元计算熔融树脂的理想树脂质量；以及(f)根据通过实际质量与需要质量之间的差除以理想质量计算的指数对每一个单元确定成型缺陷。
根据本发明，通过根据考虑每一个单元的熔融树脂的量所计算的指数对每一个单元确定成型缺陷，可以以高精度控制成型缺陷的发生。此外，通过由模拟确定模具的形状和成型条件以防止成型缺陷，可以在提高产品质量的同时减少制备模具的时间和成本。
根据本发明的模拟系统，通过由考虑每一个单元中的熔融树脂的量所确定的指数确定每一个单元中的成型缺陷，可以以高精度控制成型缺陷的出现。此外，通过进行模拟以不出现成型缺陷的方式确定模具形状和成型条件，可以在提高模制产品质量的同时减少制备模具所需的时间和成本。
附图说明
图1是根据本发明的第一示例性实施例的分析模型制作系统的整体方框图；
图2是显示根据第一示例性实施例的分析模型制作方法的操作的流程图；
图3A-3E是显示图2中的步骤11-16中的操作的细节的说明图；
图4A-4C是显示图2中的步骤21-23中的操作的细节的说明图；
图5A-5C是显示图2中的步骤31-33中的操作的细节的说明图；
图6是显示根据本发明的第二示例性实施例的模拟系统的示意性结构的方框图；
图7是显示根据第二示例性实施例的模具形状数据的具体示例图；
图8A-8C是显示通过实际的注射成型制造树脂产品的具体过程图；
图9是显示根据第二示例性实施例的、通过注射成型模拟确定成型缺陷的过程的流程图；
图10是显示根据第二示例性实施例的三角形单元的图式；
图11是显示根据第二示例性实施例的PVT曲线的结构图；以及
图12是显示根据第二示例性实施例的注射成型模拟的结果图。
具体实施方式
作为本发明的第一示例性实施例，以下参照图1-5C说明用于制作分析树脂模制件的形状的分析模型的分析模型制作系统和通过上述系统执行的分析模型制作方法。
首先，以下参照图1说明总体结构。根据此实施例的分析模型制作系统包括控制器1和连接到控制器1的三维测量装置2。
控制器1例如是由诸如个人计算机或工作站的通用计算机系统构成的处理器，并至少包括多边形数据处理部分11和点群数据处理部分12。此外，控制器1包括显示部分15和输入部分16，并且可以通过输入/输出端口(未示出)连接到外部设备。
三维测量装置2是用于测量模制件P的表面形状并输出已测量表面的形状作为点群数据的装置。例如，光学三维测量装置用作三维测量装置2。光学三维测量装置通过与反射光的干涉在非接触状态下对表面形状进行测量，其中所述反射光是通过将激光束辐射到模制件P的表面上而产生。
控制器1的多边形数据处理部分11是用于执行编辑多边形数据的操作的处理部分，具体地来讲，多边形数据处理部分11可以编辑多边形的整合或分离。此外，多边形数据处理部分11具有将点群数据转换成多边形数据的另外的功能。
具体地，多边形数据处理部分11执行将从三维测量装置2输出的点群数据转换成模制件P的多边形数据(与本发明的形状数据相对应)的操作、将多边形数据划分成限定模制件P的厚度的两个表面的操作、以及计算划分的表面的偏差作为厚度数据的操作。多边形数据处理部分11执行由CAD数据产生多边形数据的操作。
控制器1的点群数据处理部分12是执行编辑点群数据的操作的处理部分。具体地来讲，点群数据处理部分12执行处理构造点群数据的坐标值和将所述坐标值互相连接的矢量值的操作。此外，点群处理部分12具有将多边形数据转换成点群数据的另外的功能。
具体地，点群数据处理部分12执行从模制件P的多边形数据提取X、Y、Z三个方向上的坐标点的点群化操作、计算坐标点之间的距离以提取最近坐标点的模型关联操作以及交换厚度数据的厚度赋值操作(thicknessimparting operation)。
此外，控制器1包括的显示部分15为显示器，将在所述显示器上显示控制器1的处理结果。另外，输入部分16为键盘或鼠标，操作者使用所述键盘或鼠标将指令和其它输入输入到控制器1中。
此外，控制器1可以捕获模制件的CAD数据或类似数据，并通过输入/输出端口(未示出)输出控制器1的处理结果。
此外，在此实施例中，各个处理部分11、12可以由诸如CPU、ROM、RAM的硬件构成，并且这些CPU、ROM、RAM和类似硬件可以由普通硬件构成，或者所述处理部分的一部分或全部可以由不同的硬件构成。
接下来，参照图2中显示的流程图说明分析模型制作方法。
在根据此实施例的分析模型制作方法中，操作(步骤11-16)与实验中通过使用用于对树脂模制件执行注射成型的模具形成的试验模制件P相关，而操作(步骤21-23)是基于CAD数据，树脂模制件的设计值记录在所述CAD数据中。操作(步骤11-16)和操作(步骤21-23)同时执行。
首先，以下说明与试验模制件P有关的操作。
当完成试验模制件P时，操作者通过使用三维测量装置2对试验模制件P执行三维测量。在三维测量中，如图3A中所示，对试验模制件P进行密封以指定测量点，接着对试验模制件P的所有表面进行三维测量。然后，控制器1在每一个测量表面上按顺序地获得从三维测量装置2输出的点群数据(步骤11)。点群数据是坐标点群数据，在所述坐标点群数据中指定三维坐标系中的坐标点。
接下来，控制器1的多边形数据处理部分11将点群数据转换成由具有预定体积的多边形数据组成的形状数据(步骤12)，然后将所述形状数据划分成外表面P1和内表面P2，所述外表面和内表面中的每一个限定试验模制件的厚度，如图3B中所示(步骤13)。
接下来，多边形数据处理部分11计算外表面P1与内表面P2之间的距离(偏差)作为厚度数据t(步骤14)。然后，如图3C中的数值所示，厚度数据t与位于外表面P1上的每一个多边形的形状数据相关(步骤15)。
接下来，点群数据处理部分12执行将试验模制件P的形状数据(多边形数据)转换到XYZ坐标系中的坐标位置的点群化操作(步骤16)。具体地来讲，在此点群化操作中，如图3D中所示，形状数据和在X、Y、Z方向上以恒定间隔设置的网格线之间的交点被提取作为坐标点群，并且与外表面P1的形状数据相关的厚度数据被移植(port)给每一个坐标点。厚度数据不仅移植给与外表面P1相对应的坐标点，而且还移植给构成厚度的所有坐标点(内表面P2上的坐标点)。
在所有交点上执行厚度数据的移植，由此，如图3D中所示，可以获得试验模制件P的坐标点群数据。在点群数据中，将各厚度数据t添加到X、Y、Z三维坐标系中相应的坐标点。
接下来，以下说明基于CAD数据的操作。
当控制器1获得其中记录树脂模制件的设计值的CAD数据时(步骤21)，多边形数据处理部分11由CAD数据制作形状模型(步骤22)。如图4A中所示，形状模型为模型P′，所述模型P′由表示多边形的最小单元的三角形网格形成。此外，虽然没有示出，但是包括由CAD数据计算的每一个三角形网格的一部分的厚度t′(设计值)与每一个三角形网格相关。
接下来，如图4B中所示，点群数据处理部分12将每一个三角形网格的重心位置转换成XYZ坐标系中的坐标点群数据(步骤23)。对所有三角形网格执行此过程，由此，如图4C中所示，可以获得形状模型P′的坐标点群数据。在所述点群数据中，将与每一个三角形网格相关的厚度数据t′添加到X、Y、Z三维坐标中的坐标点位置。
接下来，控制器1根据对试验模制件P执行的操作(步骤11-16)和对CAD数据执行的操作(步骤21-23)执行以下操作(步骤31-33)。
首先，如图5A中示例性的所示，点群数据处理部分12执行使在步骤16中获得的试验模制件P的坐标群数据与在步骤23中获得的形状模型P′的坐标点群数据相关联的模型关联操作(步骤31)。具体地来讲，如图5B中所示，提取形状模型P′的一个坐标点(x′、y′、z′)，然后从试验模制件P的坐标点(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)......搜索与如此提取的坐标点最接近的坐标点(x2、y2、z2)。
然后，点群数据处理部分12赋予厚度数据t2，厚度数据t2被移植给最接近坐标点(x2、y2、z2)作为形状模型P′的坐标点(x′、y′、z′)的厚度数据(步骤32)。具体地，形状模型P′的坐标点群具有的厚度数据t′被转换成如此赋值的厚度数据t2。
然后，点群数据处理部分12对形状模型P′的所有坐标点执行上述操作，并且此后如图5C中所示，将形状模型P′的坐标点群数据转换成原始的三角形网格数据，同时移植所赋予的厚度数据(步骤33)。由此，该系列操作结束。
通过这一系列操作，可以制作分析模型，在所述分析模型中，将基于实际的试验模制件P的厚度数据赋给形状模型P′，由此，实际夹紧力的作用和在紧固两个模具期间产生的误差可以反映给分析模型。这样，可以实现具有高分析精度的分析模型，从而可以复制实际模制件的厚度。
在本实施例的步骤32中，从形状模型P′的各坐标点中搜索试验模制件P的最接近坐标点，以将厚度数据赋给所述形状模型。然而，本发明不限于此。例如，可以设置关于距离的恒定阈值，使得在所述阈值的范围内搜索试验模制件P的坐标点。通过采用这种结构，在对于形状模型P′的坐标点不存在试验模制件P的适当坐标点的情况下，可以避免厚度数据的赋值。
此外，在此实施例中，对形状模型P′的所有坐标点执行步骤31、32中的模型关联操作和厚度赋值操作。然而，也可以预先仅将厚度数据赋给试验模制件P和形状模型P′的外表面P1的坐标点，并且可以仅对外表面P1上的坐标点执行关联操作和厚度赋值操作。在这种情况下，因为仅处理外表面P1的坐标点，所以通过缩短处理时间可以容易地执行厚度数据的赋值。此外，在这种情况下，所赋给的厚度数据需要从与外表面P1相对应的坐标点移植给限定形状模型P′的厚度的、形状模型P′的内表面P2上的坐标点。
第二示例性实施例
以下根据附图说明本发明的第二示例性实施例。图6是显示根据本发明的第二示例性实施例的模拟系统100的示意性结构的方框图。
模拟系统100包括：输入单元200，操作者通过所述输入单元输入各种数据和指令；运算单元300，所述运算单元用于执行各种类型的算术运算；和用于显示图像的显示单元600。如以下详细所示，在模拟系统100中，由上述硬件配置对通过注射成型制造树脂产品的过程进行模拟，从而预测树脂产品中的成型缺陷的产生。
输入单元200由可以由操作者操作的、诸如键盘或鼠标的硬件构成。输入到输入单元200的数据或指令被输入到运算单元300中。
显示单元600由可以在其上显示图像的、CRT或液晶显示器的硬件构成。例如，与随后说明的注射成型模拟的结果有关的图像(例如，从运算单元300输出的图像)在显示单元600的显示部分上显示。
运算单元300包括存储单元400和中央处理器单元(CPU)500。存储单元400由RAM、ROM和硬盘构成。中央处理器单元(CPU)500根据存储在存储单元400中的数据和从输入单元200输入的数据运行各种类型的程序。
除了与将在后面说明的执行注射成型模拟相关的系统程序之外，在执行该模拟中所涉及的各种类型的数据(例如，模具形状数据、树脂特性数据和成型条件数据)存储在运算单元300的存储单元400中。
模具形状数据是在注射成型中使用的模具的三维形状数据，并且所述数据由CAD系统设计或修改。
图7是显示模具形状数据的具体示例的视图。在此实施例中，如图7中所示，以下说明车辆的保险杠B通过注射成型制造的情况。
如图7中所示，除了与模制件的厚度和形状相关的三维形状数据之外，关于多个浇口G1、G2、G3、G4的位置的信息和关于多个流道R1、R2、R3的位置的信息包括在模具形状数据中，其中熔融树脂从所述多个浇口注射。
回到图6，成型条件数据包括执行注射成型时的熔融树脂的状态或模具的状态。随后详细说明成型条件数据的构造。
树脂特性数据与在注射成型中使用的树脂的特性有关。更具体地来讲，除了关于树脂的物理特性(例如，树脂的比热、热导率、固化温度、杨氏模量和泊松比)的数据之外，树脂特性数据还包括与PVT曲线(见图11)有关的数据，所述曲线使树脂压力、比容和温度彼此相关。
图8A-8C显示通过实际的注射成型制造树脂产品的具体过程图。如图8A-8C中所示，注射成型由三个步骤构成，所述步骤包括填充步骤(图8A)、保压压力施加/冷却步骤(图8B)和模具打开步骤(图8C)。
在填充步骤中，将可移动模具910夹紧到固定模具920，而在可移动模具910与固定模具920之间形成空腔C。进一步，通过注射设备(未示出)在预定的成型条件下将熔融树脂填充在空腔C中。这里，在填充熔融树脂期间，将具有预定压力的保压压力(dwell pressure)施加给空腔C中的熔融树脂。
在保压压力施加/冷却步骤中，在将保压压力施加到空腔C中的熔融树脂的同时，冷却熔融树脂。因此，熔融树脂逐渐凝固并收缩。
在模具打开步骤中，在熔融树脂已经凝固之后打开模具，然后从模具的内部移除模制件。
在如上所述的注射成型过程中，作为在模制件中产生变形的主要原因，要考虑的是熔融树脂的量不足。即，在填充步骤中，要考虑在后面的保压压力施加/冷却步骤中熔融树脂的可能收缩，因此在施加保压压力的同时将比空腔C的容积大的熔融树脂量填充在空腔C中。然而，在此步骤中所填充的熔融树脂量相对于需要的量不足的情况下，模制件的厚度收缩为大于要求的厚度，这将产生变形。然后，如以下所述，在此实施例的注射成型模拟系统中，通过尤其注意填充在以假设方式设定的模具中的熔融树脂的量来实现成型缺陷的确定。
以下将详细说明此实施例的注射成型模拟系统。图9是显示使用注射成型模拟系统确定模制件的成型缺陷的过程的流程图。
在步骤S10中，从存储单元读取模具形状数据。
在步骤S20中，从存储单元读取树脂特性数据。
在步骤S30中，设定成型条件数据。使用存储在存储单元中的数据或从输入单元输入的数据作为成型条件数据。具体地来讲，除了在将熔融树脂注射到模具的内部期间熔融树脂的注射温度、注射流量和注射压力之外，成型条件数据还包括流动性分析所需的数据，例如模具温度、保压压力分布图。
接下来，在步骤S40-S80中，根据模具形状数据、树脂特性数据和成型条件数据执行对注射到以假设方式设定的模具的内部中的熔融树脂的流动性分析。在流动性分析中，执行对填充步骤和保压压力施加/冷却步骤中的熔融树脂的性能和状态的变化的时序分析。来自此流动性分析的输出包括例如模具中的熔融树脂的质量分布、压力分布和温度分布。以下说明具体步骤。
在步骤S40中，在上述步骤中设定的成型条件下开始熔融树脂的注射。
在步骤S50中，确定熔融树脂的压力在模具的整个区域上是否已经超过阈值。此阈值被设定为确定熔融树脂在充足压力下是否已经填充在模具中。更具体地来讲，阈值被设定成例如在大约20MPa-大约30MPa的范围内，所述范围取决于模制件的厚度和形状。如果该确定结果为是，则将会明白熔融树脂的填充已经完成，并且所述过程进行到步骤S60。反之，如果该确定结果为否，则确定的是熔融树脂正在模具中流动或移动，熔融树脂的注射要继续。
在步骤S60中，熔融树脂的注射响应于步骤S50中的、熔融树脂的填充已经完成的确定结果而结束。接着，开始熔融树脂的冷却，并且分析熔融树脂的状态变化的过程。
具体地，如图10中所示，模具中的熔融树脂被分成多个三角形单元(triangular element)Ei(i＝1，2，......)，并且对每一个单元Ei分析熔融树脂的状态(树脂温度Ti、树脂质量Mi、树脂压力Pi)随着时间发生的变化。
在步骤S70中，对每一个单元Ei记录在压力Pi变为“0”时的树脂温度Ti和树脂质量Mi。此外，当压力Pi变为“0”时的时间被称为固化时间ti。另外，在下文中，固化时间ti时的树脂质量Mi被称为实际质量Mi。
在步骤S80中，确定所有单元Ei(i＝1，2......)的压力Pi是否已经变为“0”。即，确定是否已经对所有单元Ei完成对树脂温度Ti、实际质量Mi和固化时间ti的记录。如果该确定结果为是，则所述过程进行到步骤S90，反之如果该确定结果为否，则所述过程进行到步骤S70。
在步骤S90中，分别计算每一个单元Ei的单元体积Vi、温度Ti下的每一个单元Ei的比容SVi和室温(例如，25(c))下或熔融树脂凝固之后的比容SV0i。
具体地来讲，每一个单元Ei的单元体积Vi如图10中所示由表面面积Si乘以厚度Wi来计算。
此外，根据如图11中所示使熔融树脂的压力、比容和温度彼此相关的PVT曲线，计算温度Ti下的比容SVi和熔融树脂凝固之后的比容SV0i。
在步骤100中，对每一个单元Ei计算熔融树脂所需的树脂质量NMi。需要的树脂质量NMi是表示当熔融树脂在时间ti时填充在单元Ei中的单元Ei的质量的物理量。需要的树脂质量NMi通过单元体积Vi除以比容SVi来计算，如以下公式(1)所示：
需要质量NMi＝单元体积Vi/比容SVi    (1)
在步骤S110中，计算熔融树脂凝固之后每一个单元Ei的理想树脂质量IMi。此理想树脂质量IMi是表示熔融树脂凝固之后单元Ei的树脂质量的物理量，并在熔融树脂凝固之后通过单元体积Vi除以比容SV0i来计算，如以下公式(2)所示：
理想树脂质量IMi＝单元体积Vi/比容SV0i    (2)
在步骤S120中，计算表示每一个单元Ei中的变形程度的变形指数DIi。通过从实际树脂质量Mi中减去需要的树脂质量NMi获得的值除以理想树脂质量IMi来获得变形指数DIi，如以下公式(3)所示：
变形指数DIi＝(实际树脂质量Mi-需要的树脂质量NMi)/理想树脂质量IMi    (3)
在上述的公式(3)中，变形指数DIi的分子表示在注射成型之后过量或不足的填充树脂的量。因此，当实际树脂质量Mi小于需要的树脂质量NMi时，变形指数DIi为负值。因此，变形程度越大，变形指数DIi的值越小。此外，通过所述值除以表示熔融树脂凝固之后树脂的量的理论值的理想树脂质量IMi，变形指数DIi可以被定义为表示每一个单元Ei的程度是过量还是不足的无限维指数。
在步骤S130中，对每一个单元Ei根据变形指数DIi确定成型缺陷。更具体地来讲，将变形指数DIi与确定阈值TH相比较，并且如果变形指数DIi小于确定阈值TH，则确定在单元Ei中已经发生变形。即，确定的是在该单元中已经出现成型缺陷。
这里，如果确定已经出现成型缺陷，换句话说，如果存在变形指数小于确定阈值TH的单元，则基本上要重复执行成型条件数据和模具形状数据的修改以及步骤S10-S130的执行，直到在所有单元中变形指数均超过确定阈值TH为止。
图12是显示上述的注射成型模拟的结果的图式。纵坐标轴表示通过模拟结果计算的每一个单元的变形指数。横坐标轴表示每一个单元的实际变形量。
如图中所示，可以看到的是在变形指数与实际变形量之间具有清楚的相互关系。即，变形指数越小，则变形量越大。从图中验证的是变形指数对确定变形的发生是有用的。
此外，相对于变形指数设定确定阈值TH，使得在导出变形指数与实际变形量之间的相互关系之后，实际变形量变得小于期望值。
根据本实施例，对在预定的成型条件下注射的熔融树脂实施流动性分析。然后，根据分析的结果，计算填充在以假设方式设定的模具中的、每一个单元Ei的熔融树脂的实际树脂质量Mi和每一个单元Ei的熔融树脂的所需树脂质量NMi。接着，计算每一个单元Ei的熔融树脂的理想树脂质量IMi，并且通过使实际树脂质量Mi与需要的树脂质量NMi之间的差除以理想树脂质量IMi来计算变形指数DIi，由此，根据变形指数DIi确定每一个单元Ei中的成型缺陷。因此，通过基于考虑每一个单元Ei的熔融树脂的量所计算的变形指数DIi确定每一个单元Ei中的成型缺陷，可以以高精度控制成型缺陷的出现。此外，通过实施模拟以确定可以避免成型缺陷的模具形状和成型条件，可以减少制备模具所需的时间和成本，同时提高模制品的质量。
在本实施例的模拟系统中，通过制作构成模拟基础的成型条件数据和模具形状数据，并重复执行注射成型模拟的步骤S10-S130以及成型条件数据和模具形状数据的修改，可以确定不出现成型缺陷的成型条件和模具形状。即，在本实施例的模拟系统中，在不需要测试样品模具和由测试样品模具制造的测试样品产品的情况下就可以确定不出现成型缺陷的成型条件和成型形状。然而，不出现成型缺陷的成型条件和模具形状也可以通过使用此实施例的模拟系统与测试样品模具和测试样品产品的实际制备相接合而更有效地来确定。
在这种情况下，当执行一次注射成型模拟，并且根据在所述模拟中确定的结果然后修改成型条件数据和模具形状数据时，测试样品模具和产品的结果被优选地反映出来。更具体地说，首先，根据注射成型模拟中的确定结果制备测试样品模具，接着，使用测试样品模具制备测试样品产品。然后，测量测试样品产品中的各个单元的厚度，并且根据测量值修改成型条件数据和模具形状数据。在执行数据修改中通过使用关于实际测试样品产品的信息，可以更有效地(即，在短期内)确定不出现成型缺陷的成型条件和模具形状。
虽然已经参照本发明的特定示例性实施例显示并说明了本发明，但是本领域的普通技术人员将会理解的是，在不背离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节上做各种改变。因此，目的是将所有这种改变和修改涵盖在所附权利要求中以落入本发明的精神和范围内。