規格
項目概況
這個計畫取得了哪些成果？
用於製造玻璃纖維增強PA6外殼的雙腔注塑模具，採用熱流道+冷澆口設計，腔體鋼材為SKD61/S136，分型機構為三滑塊式。檢測採用OMM二維和三維測量系統，偵測精度≤0.002 mm。在可製造性設計（DFM）過程中，發現並記錄了一個關鍵公差放寬。
| 模具類型 | 雙板注射 |
| 蛀牙 | 2腔 |
| 模架 | S50C |
| 腔鋼 | SKD61 / S136 |
| 核心鋼 | SKD11 |
| 門禁系統 | 熱跑者 + 子門 |
| 運行器配置 | 1個熱區+冷區 |
| 滑塊 | 3 個滑桿 |
| 彈射 | 套筒 + EJ 銷 φ2.0 毫米 |
| EJ 銷凹槽 | 凹槽深度≤0.05毫米 |
| 收縮 | 0.3 - 0.6％ |
| 模具尺寸 | 400×300×360毫米 |
| 機 | FANUC i100A (100 T) |
| 凹痕水槽 | 0.1毫米/分鐘 |
| 品檢 | OMM 2D&3D ≤ 0.002 毫米 |
問題診斷
DFM評審中發現的工程挑戰
在訂購鋼材之前，模具結構審查過程中發現了五項結構和製程風險。每一項都直接影響生產車間的尺寸一致性、循環可靠性或零件品質。
嚴格公差與 PA6 GF30 收縮率
圖紙規定，在跨越相當長長度的特徵上，尺寸為 5.5 ± 0.025 mm，平面度為 0.08 A，平行度為 0.05 B。玻璃纖維 PA6 具有各向異性收縮－纖維沿著流動路徑的排列會減少一個方向的收縮，同時增加橫向收縮。
收縮率範圍為 0.3%–0.6%，零件總長度為 ±0.025 毫米，模後保持精度已接近注塑模具在不進行二次加工的情況下能夠可靠實現的極限。
長跨度尺寸的翹曲風險
收縮率變化和翹曲都會影響多個維度—這兩種失效模式在玻璃纖維增強聚醯胺材料中相互疊加。當零件冷卻不均勻時，富含玻璃纖維區域和貧玻璃纖維區域之間的收縮率差異會導致零件彎曲。
工程響應：建議將標記區域內的尺寸公差從圖面值放寬至±0.05毫米，以配合製程能夠可靠交付的尺寸。
3滑塊幾何形狀－分型線複雜性
此殼體幾何形狀需要三個滑塊來釋放三個不同面上的倒角特徵。每個滑塊都會產生一條分型縫－三個分型縫在同一零件上相交會增加飛邊風險，並提高滑塊與型腔接觸對準的精確度要求。
主分型線位於中平面（紅線，型腔前緣/芯材後緣分界線）。兩側滑塊PL接縫必須完全閉合，且不得在功能面上留下痕跡。
彈出系統－套筒+銷釘結構
圓柱形孔（直徑 17 毫米）需要使用套筒式頂桿，而非傳統的頂桿－將頂桿置於孔內會在與鎖芯部件配合的孔面上留下痕跡。其餘頂桿位置則使用底部平坦的 EP φ2.0 毫米頂桿。
關鍵約束：頂針位置必須齊平或凹陷≤0.05毫米——任何高於零件表面的凸起都是不合格標準，因為外殼與精密組裝介面貼合。
食道交界處突出：0 毫米（齊平）至 -0.05 毫米
拔模角度－所需最小尺寸餘裕
拔模分析確定了兩種表面類型：綠色區域表面（零件的大部分外表面）每側需要去除小於 0.05 毫米的材料即可獲得乾淨的拔模效果，且不影響關鍵尺寸。粉紅色區域表面（孔的內表面和兩個面向滑塊的表面）需要更小的拔模量——每側小於 0.03 毫米。
這些限制意味著腔體拋光操作必須控制在十分之一毫米以下的精度，以避免過度切割拔模斜度，而拔模斜度旨在盡可能小，以保持尺寸精度。
模具工程解決方案
該設計選擇了一個 採用熱流道+冷澆口結構的雙板模具熱流道（1個加熱區）使PA6 GF30熔體從機器到歧管始終保持注射溫度，從而避免了冷流道的浪費。冷澆口（潛水澆口）將熔體通過分型面輸送，並在模具打開時自動與零件分離——每個循環無需手動移除澆口。
鋼材的選擇是經過深思熟慮的： SKD61 用於主腔面 （H13等效，熱作模具鋼，在PA6 260–290°C的高溫加工條件下具有優異的熱疲勞性能） S136 用於二次腔插入件 需要更高耐腐蝕性的產品。 SKD11核心 （D2 級，高耐磨性）保護每次循環中與套筒頂出器接觸的內孔幾何形狀。
有關注塑模具的完整技術規格，請參閱我們的 注塑模具能力 →
- 熱流道（1區）向冷側澆口供水－冷流道零浪費，自動脫澆口
- SKD61/S136腔體+SKD11芯體－材料與PA6 GF30的熱性能和耐磨性要求相符
- 三滑塊機構無需二次操作即可釋放所有倒角特徵。
- 套筒頂出器位於 Ø17 孔上 + EP φ2.0 銷釘位於平底座上 — 功能表面上無痕跡
- OMM 2D和3D偵測精度≤0.002毫米－涵蓋所有繪圖位置
- 經客戶同意，DFM標記的公差區域放寬至±0.05毫米。
三維幾何複習
已收到第 155.372 部分。已確定 DFM 範圍。圖 D000471237-000（2022-02-01 核准）作為公差參考。
大門和跑道設計
選擇熱流道（1區）+冷輔助澆口。根據流向2個型腔的流量平衡情況，評估頂面澆口入口點。
分型線定義
主PL位於中平面（紅線）。定義了3個滑塊PL接縫，分別對應三個不同面上的第1/2/3行特徵。
草稿分析
綠色區域：單側材料去除量<0.05毫米。粉紅色區域（孔+滑塊面）：單側材料去除量<0.03毫米。腔體拋光度據此控制。
DFM報告已發布
已記錄8項模具結構參數。關鍵事項：收縮影響尺寸的公差放寬申請。需客戶簽名確認。
鋼材採購與加工
S50C 底座，SKD61+S136 型腔鑲件，SKD11 型芯。 400×300×360 毫米模具包絡尺寸，適用於 FANUC i100A 壓力機。
T1 樣品 + OMM 檢驗
所有繪圖位置均採用 OMM 2D&3D 系統測量，精度 ≤0.002 mm。尺寸報告隨首件交付。
製造策略與檢驗
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。
鋼材選擇策略
三種不同的鋼材，分別用於三個功能區。
▲ S50C 模架－結構堅固、經濟實惠，足以滿足 100 噸壓力機的需求。
▲ SKD61 主腔 — H13 級，選用在 270–290°C 槍管溫度下反覆射擊 PA6 GF30 時具有抗熱衝擊性能。
▲ SKD11 芯材 — D2 級，可抵抗與套筒頂出器接觸的孔表面磨蝕性玻璃纖維的磨損，循環次數超過 200,000 次。
閘門位置和滑軌設計
熱流道噴嘴進入零件幾何形狀的頂部。
單一加熱區將 PA6 熔體溫度維持到歧管。
潛水艇閘門（潛水艇/隧道閘門）在彈出時會自動剪切——這省去了手動拆卸閘門的步驟，否則每個循環將增加 3-5 秒。
冷卻通道佈線
冷卻迴路貫穿型腔（前模）和型芯（後模）兩個模組。兩對進/出水口從側面向型腔供水，內部通道的佈置旨在保持圓柱形孔區域（壁厚最厚的部分，因此也是冷卻區域最長的部分）的溫度分佈均勻。
孔內均勻冷卻可防止差異收縮，從而避免 Ø17 毫米特徵變形超出其公差範圍。
檢查規程 — OMM 2D&3D
使用 VMS-3020 OMM 測量系統對關鍵尺寸位置進行偵測，偵測精度≤0.002 mm。採用 2D（投影輪廓）和 3D（表面點雲）模式－2D 用於孔徑和螺紋特徵，3D 用於曲面外殼表面，並對平面度和平行度進行標註。
在零件上標記型腔編號，沉澱深度為 0.1 毫米/分鐘，以便進行追溯，而不會影響零件的安裝表面。
尺寸性能
及流程指標
DFM評審和模具結構分析的定量輸出。 DFM提出的變更與原始圖面相比，兩種數值均顯示。 「變更前」=原始圖面要求；「變更後/建議」=DFM推薦或確認的製程能力。
| 參數 | 圖紙/原稿 | DFM/方案 | 方向 |
|---|---|---|---|
| 凸耳寬度公差（5.5 毫米特徵） | ±0.025毫米 | ±0.025 毫米（監測） | — 持有，風險標記 |
| 受收縮影響的長尺寸 | 根據圖紙（緊密） | ±0.05 毫米（建議值） | ↗ 放寬流程可靠性要求 |
| 綠區草稿移除 | 未標明 | 每邊小於 0.05 毫米 | ✓ 在 DFM 中定義 |
| 粉紅區草稿移除 | 未標明 | 每邊小於 0.03 毫米 | ✓ 更嚴格的區域劃分 |
| EJ 銷表面關係 | 齊平（0 毫米） | 凹槽深度 0 – -0.05 毫米 | ✓ 已確認無凸起 |
| 腔體數量深度 | 未標明 | 0.1毫米/分鐘 | ✓ 標準已確立 |
| 孔徑 Ø17 | Ø17 -0/-0.1 毫米 | 經 OMM 2D 檢測 | ✓ 正在進行的 OMM 已驗證 |
| 螺紋 M4×0.5 位置 | 按圖GD&T | OMM 3D表面掃描 | ✓ 位置已驗證 3D |
| 檢測系統精度 | 標準三座標測量機 | VMS-3020 OMM ≤0.002 毫米 | 更高精度的工具 |
| 流道廢料（熱流道系統） | 冷流道（每次射擊的浪費） | 熱流道－近乎零浪費 | ↗ 每個週期節省的材料 |
項目提供的 5 個可重複使用原則
這些發現不僅適用於這個特定的零件編號，而且代表了對任何具有嚴格公差要求和複雜滑塊幾何形狀的玻璃纖維填充聚醯胺注塑模具的可轉移原則。
各向異性收縮必須分區處理，而不是平均處理。
GF30 聚醯胺在各個方向上的收縮並不均勻－沿著流動方向的纖維排列可使收縮率比橫向降低 30%–50%。對整個零件應用單一的收縮係數會導致系統性的尺寸誤差。應根據預期的纖維取向對零件進行分區，並對每個型腔區域施加特定方向的偏移量。
鋼材切割前的公差放寬成本低於T1後的ECN成本
DFM（設計製造流程）發現，原有的±0.025 mm公差與射出成型PA6 GF30的製程能力不相容。在DFM階段（訂購任何鋼材之前）提出將公差放寬至±0.05 mm，成本為零。而同樣的變更，如果在T1之後以工程變更通知的形式提出，則會產生鋼材返工成本、工期延誤以及重複首件製作週期。
子閘門自動剪切裝置每個週期可省去一個人工操作步驟
選擇潛入式澆口（Sub-Gable）而非側澆口或邊緣澆口，意味著澆口在脫模過程中會自動剪切。例如，對於一個以30秒循環週期運行的雙腔模具，省去4秒的手動脫模操作，每1,000個循環大約可以節省9,600個操作時間。這在數百萬個零件的生產上會累積成巨大的效益。澆口類型不僅關乎質量，更關乎生產效率。
套筒頂出器可保護槍膛幾何形狀免受頂出痕跡的影響
在與精密機械零件配合的圓柱形孔中，傳統的頂針放置在孔面上，每次循環都會留下凸起的痕跡。而套筒頂針——一個環繞頂針並從孔外側頂起零件的空心圓柱體——則能將頂出力均勻分佈在孔的周邊，避免留下點狀痕跡。當此孔與另一個精密零件配合時，套筒頂針是最佳選擇。
對於GD&T標註值小於0.05毫米的情況，必須進行≤0.002毫米的OMM檢測。
外殼圖上標示了GD&T（幾何尺寸和公差），包括平面度0.08 mm和平行度0.05 mm。為了以統計置信度驗證這些參數，測量系統的不確定度必須至少低於公差範圍的5倍。精度≤0.002 mm的OMM（光學測量機）符合0.05 mm GD&T的要求（比例：1:25）。而精度為0.01 mm的傳統CMM（三座標測量機）對於此應用而言精度有限且不可靠。
