項目背景
LSR包覆成型工程設計
我們的客戶提交了兩個相關矽膠零件的三維幾何模型—連接器密封件和電纜護套—目標模具為120噸液態矽橡膠（LSR）注塑機。這兩個零件都需要包覆成型到塑膠基材上，這意味著模具必須在同一型腔內同時適應兩種不同的材料收縮特性。
在產生任何刀具路徑代碼之前，幾何形狀就存在八個獨立的可製造性設計 (DFM) 風險點。 Fecision 的工程團隊於 2025 年 04 月 03 日完成了完整的可製造性設計審查（DFM 版本 V01），並對三種澆口配置進行了模流仿真，最終確定了冷流道閥澆口佈局。
雙重收縮管理：矽膠區域需要標準收縮補償，而包覆成型塑膠區域則不需要。
12 個圓形孔位置的倒扣－原始 1.0 毫米卡扣深度使得手動脫模不切實際。
塑膠基材介面有閃光風險，需要 10° 錐度或故意控制 0.1 毫米溢出。
整體邊緣幾何形狀鋒利－脫模時零件可能因沒有圓角而磨損。
在DFM審查過程中，發現客戶幾何形狀中某個區域可能有結構錯誤。
有關底層流程的更多信息，請參閱我們的 LSR注塑模具製造能力→
模具規格表
| 模具類型 | 液態矽酮（LSR） |
| 腔體數量 | 2個蛀牙 |
| 空腔/芯材 | S136不銹鋼 |
| 模胚材質 | A50 |
| 門禁系統 | 冷流道，3×0.08 毫米 |
| 閘閥標記（閥門） | 直徑 1.0 毫米 × 深 0.3 毫米 |
| 滑塊數量 | 2 個滑桿 (S136) |
| 頂出方式 | 手動升降桿+滑塊 |
| 跑者體重 | 約5克 |
| 目標黴菌壽命 | 300,000週期 |
| 機器尺寸 | 120Ţ |
| PL閃光耐受性 | ≤0.05毫米 |
| PL階躍容差 | ≤0.03毫米 |
工程流程
3D幾何收據
已收到客戶的3D文件。現階段未提供2D圖；DFM設計僅基於模型幾何形狀進行。
DFM 分析（修訂版 V01）
已完成全面的可製造性設計評審。在拔模分析、澆口設計、產品線定義、頂出和收縮等方面發現了八項風險。
模流模擬
模擬了三種澆口配置。針對每種配置，評估了熔體前緣時間、氣穴位置、熔接線強度、填充壓力和夾緊力。
工具設計已鎖定
選用3×0.08公厘冷流道閥式澆口。型腔/型芯/滑塊採用S136鋼材。模架材質為A50。已確認雙型腔佈局。已整合客戶ECN往返流程。
鋼材採購與加工
訂購了 S136 不銹鋼坯料，以確保其在 300,000 萬次注射循環中能夠抵抗矽催化劑的腐蝕。
T1 樣品和 PPAP
在批量生產批准前，需進行首件檢驗、完整尺寸報告及生產過程簽署確認。
風險評估：LSR項目
Fecision在每個新專案啟動之初都會進行正式的產品風險評估。評估內容涵蓋環境合規性、應用分類和人體接觸狀態－這三個因素決定了適用哪些材料認證、製程控制和可追溯性要求。
環境與材料合規性
問題：原料及製程助劑是否符合客戶的環保要求（RoHS、REACH、無鹵素等）？
答：已確認。本計畫指定的液態矽橡膠（LSR）等級符合歐盟RoHS指令2011/65/EU和REACH法規中關於高度關注物質（SVHC）的要求。材料合規性文件（安全資料表和合格證書）包含在生產資料中。
應用分類
Q：這些部件的最終用途是什麼？
答：消費性電子產品（3C產業）。這些部件是電子設備內部的結構/密封組件，在正常使用條件下生產，但無需接受嚴格的監管審查（非醫療、非汽車行業）。因此，此分類意味著流程控制遵循Fecision的標準ISO 9001框架；無需觸發其他認證特定的控制措施（例如ISO 13485、IATF 16949）。
身體接觸分類
問：成品零件在使用過程中是否會接觸到人體皮膚或黏膜？
答：已確認無需進行此類測試。這些部件是消費性電子產品的內部組件，它們封裝在設備內部，不會與使用者接觸。這意味著無需進行 ISO 10993 生物相容性測試，且 LSR 化合物的選擇也無需滿足任何特定的皮膚安全添加劑要求。
DFM風險發現與工程解決方案
在訂購任何鋼材之前，LSR零件的DFM評審發現了八個問題。每項發現都附有相應的解決方案，並提交給客戶簽署確認。這種模具前評審流程是Fecision的標準做法，通常可以避免T1樣品後2-3次代價高昂的工程變更。
尖角磨損風險
零件上的多個尖銳內緣會造成兩個問題：它們會在脫模過程中損壞柔軟的 LSR 表面，並且會在鋼材中造成應力集中，從而降低模具壽命，使其低於 300,000 次循環的目標。
解析度Fecision建議在兩個零件的所有尖角處添加R0.3毫米的圓角半徑。在鋼材切割之前，客戶被要求在兩種幾何形狀的零件上確認這些圓角半徑。
孔位處過度倒角
連接器密封件包含 12 個圓形孔位，單側卡扣深度為 1.0 毫米。對於這種尺寸的矽膠零件而言，這種倒扣力使得手動脫模變得不可靠，並且每次脫模循環都可能導致硫化橡膠撕裂。
解析度工程部門要求將每側的倒扣深度從 1.0 毫米減少到 0.5 毫米——減少了 50%，這樣既能保持機械保持功能，又能使脫模力在 LSR 的安全範圍內。
塑膠基材介面處的閃光風險
LSR 包覆成型到塑膠嵌件上時，塑膠側面是垂直的——這使得矽膠熔體在夾緊壓力下有一條蠕動的路徑，從而產生幾乎不可能在固化後乾淨地去除的飛邊。
向客戶提供兩種選擇：
選項A：申請 塑膠側面10°拔模斜度在模具壓力下形成自密封角。方案 B：設計一個故意 0.1毫米單側溢流通道 這樣可以控制閃光燈的照射方向，而不是試圖完全阻止它。
差異收縮－包覆成型區域
在液態矽橡膠（LSR）包覆成型中，被包裹的塑膠零件尺寸固定，不會縮小。周圍的矽膠在冷卻時會收縮2-3%。如果模具在兩個區域施加均勻的收縮偏移，則最終零件在純矽膠區域的尺寸將出現偏差，或包覆層邊界處會發生開裂。
解析度Fecision公司指出，塑膠黏合區域（紅色）無需進行收縮補償，而純矽膠區域（藍色）則需要採用標準的液態矽橡膠（LSR）收縮偏移量。其中一個尺寸已被識別為-0.7毫米—在型腔加工之前需要重新映射。
門控系統設計
LSR冷流道澆口設計：3×0.08毫米
對於這款雙腔液態矽橡膠模具，Fecision 選擇採用閥門澆口的冷流道系統，而非傳統的熱流道系統。液態矽橡膠是一種鉑金固化熱固性材料，它在較高的模具溫度（160–200°C）下固化，且流動溫度較低。冷流道系統使未固化的材料在流道內保持室溫，從而防止填充階段發生預固化。
▲ 澆口尺寸為 3×0.08 mm（寬×高），此尺寸是透過模擬確定的。較寬的澆口會延長填充時間，並可能導致薄壁區域出現滯後；較窄的澆口會在流道內產生剪切熱，從而在型腔填充完成前提高材料黏度。 0.08 mm 的高度可將剪切速率控制在 Momentive 針對標準 LSR 牌號所建議的加工範圍內。
▲ 閥式澆口針直接接觸零件頂面，留下直徑 1.0 毫米、深度 0.3 毫米的痕跡。這種方法避免了流道廢料附著在零件上——澆注結束後，針頭乾淨俐落地縮回，固化後的澆口痕跡是唯一的瑕疵。客戶確認，對於消費性電子應用而言，這種方法是可以接受的。
門控系統設計
LSR零件模流分析結果
使用實際的液態矽橡膠（LSR）材料黏度曲線，對三種不同的澆口配置方案分別進行了三次獨立的模流模擬。最終選定的設計方案（C方案，冷流道閥式澆口，尺寸為3×0.08 mm）實現了最均衡的熔體前緣、最低的峰值剪切應力，並且鎖模力完全在120噸注塑機的承載能力範圍內。
| 分析參數 | 測量值 | 單位 | 狀態 |
| 峰值澆口壓力（填充結束時） | <80 | MPa | 通過 |
| 所需夾緊力 | 68 | 噸 | 通過（120T 中的 57%） |
| 填充時間不平衡（左側與右側牙腔） | ±2 | % | 均衡 |
| 熔化溫度梯度 | ±8 | °C | 符合規格 |
| 空氣陷阱計數（預防性） | 2 | 地點 | 已解決（PL通風口） |
| 焊縫位置 | 12個老闆背後 | 可接受的 | |
| LSR體積收縮率（純區） | 2.8 | % | 正常範圍 |
| 閘門處剪切速率（最大值） | 在 OEM 視窗期內 | 通過 |
融化前線時間
熔體前緣推進證實了兩個型腔的均衡充填。在倒角特徵之間的薄壁區域未偵測到遲滯區。左右型腔的充填時間對稱，誤差在±2%以內。
空氣陷阱位置
氣穴分析在滑塊界面附近的填充末端區域發現了兩個潛在的氣穴位置。透過在確定的座標處添加 0.02 毫米的分型線排氣槽，解決了這兩個氣穴問題。
焊縫強度
焊接位置圖顯示在12個咬邊凸台後方的匯合區域。顏色分析（焊接深淺）顯示結構影響中等－足以滿足靜態密封應用的需求，因為預計不會承受循環彎曲負荷。
填充壓力
兩個型腔的澆口處峰值填充壓力均低於 80 MPa，流道內的壓力降在兩個澆口之間保持平衡。型腔週邊未發現填充現象。
熔體溫度分佈
填充結束時，腔體內的整體溫度梯度保持在±8°C以內。中心層溫度（分型線）始終高於最低流動溫度，證實了在1.5毫米最薄的壁厚區域沒有停滯現象。
體積收縮
純矽區域的最大體積收縮率預計為 2.8%，在液態矽橡膠 (LSR) 的正常範圍內。包覆成型的塑膠區域的體積收縮率接近零，這與預期相符，驗證了雙重收縮補償策略的有效性。
專案成果
DFM+模流分析帶來了什麼
模具設計前的工程階段——包括DFM評審和三輪模擬——在鋼材訂購前解決了所有風險點。此流程通常可以避免T1之後出現2-3次工程變更，而每次變更都會為LSR模具帶來重工成本和工期延誤。
在工裝開始之前，已識別並解決了DFM風險點。
在最終選定 3×0.08 mm 設計之前，對閘門配置進行了模擬。
透過選用S136+A50鋼材實現目標模具循環壽命
實際使用的壓力機容量為 68 噸，而機器容量為 120 噸——安全裕度充足。
