塑胶电镀产品模具设计解决方案-完整版

塑料电镀模具开发要求电镀塑料件的要求比喷涂件对外观和应力的要求严的多,这就决定在模具设计时必须考虑外观的要求(光洁度/粗糙度Ra≤0.1µm,钢材的选择,火山口的设计,倒R角等)和应力的要求产生应力的主要原因:1.产品结构本身很复杂;2.模具结构设计不合理;3.成型工艺参数不合理(电镀件注塑四大有害理论现象:内应力,表面取向应力,降解和偏析,下次讲注塑时具体讲;)4.原料选择不当或不纯或加水口料.开模前首先必须收集和了解的客户资料信息:1.产品图纸尺寸要求是否完整明确,版本号是否最新,一定要得到客户签字盖章认可的图纸才可用2.未标注公差的尺寸的公差,并得到客户确认,测量基准等要弄明白(卡扣卡钩)3.装配图纸尺寸要求,产品尺寸与装配件之间是否留有满足电镀所需的尺寸要求4.客户要求产品所用塑胶的料号材质ABS727/757 PC+ABS MC1300 GE料或客户指定的其它料,同时弄清每种材料的特性,伸缩比5.工艺柱(水口)设计位置,形状, 在开模前必须的到客户的签字认可6.标准外观要求功能要求是内饰件还是外饰件等一模具结构及零部件设计1材料的选用a)选用原则:优良的耐腐蚀性,优良的抛旋光性,优良的耐磨性,优良的机械加工性,淬火时优良的热稳定性b)型腔材料一般为S136，热处理到HR50±2°。

c)型芯材料及与型腔接触的运动件采用S136或稍差一点的材料加工到HRC48±2°。

d)镶件应选用比模具材料同种或更好的材料。

含铬镍的钢要经处理。

e)尽可能用标准件，只有在特别要求或项目同意的情况下才可进行更改。

2模具结构及零部件设计(电镀要特别注意流道,浇注通道,注射口,排气,水口位等设计) a）型芯的排位应保证注胶均匀、对称，有利于注射。

b）在注塑机上安装时，滑块应尽可能水平放置，避免垂直放置。

c）可拆卸件如定位圈、导向件、浇注件及对中板应有方便拆卸的螺纹孔。

模具电镀产品设计方案模板【模具电镀产品设计方案模板】一、设计目标本设计方案旨在提供一个高效可行的模具电镀产品设计方案，确保产品的质量、生产效率以及符合客户要求。

二、设计概述1. 产品需求分析在设计模具电镀产品之前，需全面了解客户的需求和要求，包括产品功能、尺寸、外观等方面。

2. 材料选择根据产品的特性和应用场景，选择适合的材料，并考虑其对电镀工艺的影响。

3. 模具设计基于产品的尺寸和形状要求，进行模具的设计，包括模具结构、开模方式和冷却系统等。

4. 电镀工艺选择根据模具材质和产品的要求，选择适合的电镀工艺，如镀铬、镀镍等，并确定电镀层的厚度和工艺参数。

5. 质量控制设计合适的质量控制措施，包括对模具制造过程中的关键节点进行监控和检测，以保证产品质量。

6. 生产排程制定合理的生产排程，确保模具制造和电镀工艺的协调配合，提高生产效率。

7. 成本控制在设计过程中，考虑材料和工艺的成本因素，尽可能降低制造成本，实现经济效益最大化。

三、具体设计步骤和措施1. 产品需求分析- 与客户充分沟通，了解产品功能要求。

- 根据客户提供的产品图纸和规格，进行详细分析并制定设计方案。

2. 材料选择- 根据产品性能要求和电镀工艺特点，选择适合的材料，如工具钢、不锈钢等。

- 考虑材料的可加工性、导热性和电导率等因素，以确保电镀效果。

3. 模具设计- 基于产品尺寸和形状要求，进行模具结构设计。

- 针对不同的产品形状，选择合适的开模方式，如冲压、注塑等。

- 设计合理的冷却系统，提高生产效率和电镀质量。

4. 电镀工艺选择- 根据产品要求和材料特性，选择合适的电镀工艺，如镀铬、镀镍等。

- 确定电镀层的厚度和工艺参数，如电压、温度、镀液配方等。

5. 质量控制- 设计合适的质量控制措施，如模具制造过程中的尺寸检测、材料分析等。

- 确保每个生产环节都符合产品要求，如表面光洁度、精度等。

6. 生产排程- 制定合理的生产排程，考虑模具制造和电镀工艺的时间和资源安排。

塑料件电镀设计作者：比利时鲁汶ELSYCA NV公司 Alan Rose为表现产品美学、功能性、安全性和遵守的指标所做的设计影响着所采用的材料和制造工艺的选择。

人们普遍认识到，80%的产品成本实际上在设计工艺早期所作的决定中已被列入“设计”。

过去，主要驱动因素包括在市场上不断降低的投放成本和时间。

现在，对原始设备制造商和供应商又有其他的挑战，诸如他们的产品对环境的影响，不仅是在寿命期内或者是报废之后，而且还要考虑在制造过程中产生的影响。

设计的选择直接影响制造过程中材料和能源的使用，并且，事实上，特别是在表面处理工业中的污水排放（更要予以考虑）。

在过去25年里，众多计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助设计（CAD）工具已经开发出来。

早期CAE工具首先处理基本的物理特性，如压力、流体流动力和热传导性。

随着CAE技术工具的发展，并综合这类物理特性评估更为复杂的工艺，如塑料制造的模流达到了汽车零部件的电镀。

然而，随着新工具的开发，必须仔细考虑，在目前的设计理念下如何运用它们，以确保充分发挥它们的潜力。

在过去10年中， CAE工具工艺的使用已自成学科，现有DFMA（制造和装配设计）、前面的CAE、虚拟原型设计、FEED、产品生命周期管理，以及前端模拟等。

前期CAE的目的是用新的“模拟＆设计”取代原来的“设计与评估”。

传统上，CAE技术专家在进行分析前将等待快要确定的CAD。

这将限制所得利益，因为许多影响成本的设计决策已经做出。

因此，在试验阶段会有许多问题留待解决，并为项目超支和费用带来风险。

在制造中纳入前期CAE会大大节省费用；若采用DFMA将节省600％的成本，而在同等生产水平下改良工序后的项目（“螺栓”的改进）最终只节省20％左右。

电镀力的设计Elsyca开发了一个软件平台，可以导入OEM CAD数据，并能提供清楚说明和解决与表面抛光相关的生产问题的分析。

同时还可以准确地预测任何复杂部件或部件机架镀层厚度的分布。

塑料电镀模具开发要求电镀塑料件的要求比喷涂件对外观和应力的要求严的多,这就决定在模具设计时必须考虑外观的要求(光洁度/粗糙度Ra≤0.1µm,钢材的选择,火山口的设计,倒R角等)和应力的要求产生应力的主要原因:1.产品结构本身很复杂;2.模具结构设计不合理;3.成型工艺参数不合理(电镀件注塑四大有害理论现象:内应力,表面取向应力,降解和偏析,下次讲注塑时具体讲;)4.原料选择不当或不纯或加水口料.开模前首先必须收集和了解的客户资料信息:1.产品图纸尺寸要求是否完整明确,版本号是否最新,一定要得到客户签字盖章认可的图纸才可用2.未标注公差的尺寸的公差,并得到客户确认,测量基准等要弄明白(卡扣卡钩)3.装配图纸尺寸要求,产品尺寸与装配件之间是否留有满足电镀所需的尺寸要求4.客户要求产品所用塑胶的料号材质ABS727/757 PC+ABS MC1300 GE料或客户指定的其它料,同时弄清每种材料的特性,伸缩比5.工艺柱(水口)设计位置,形状, 在开模前必须的到客户的签字认可6.标准外观要求功能要求是内饰件还是外饰件等一模具结构及零部件设计1材料的选用a)选用原则:优良的耐腐蚀性,优良的抛旋光性,优良的耐磨性,优良的机械加工性,淬火时优良的热稳定性b)型腔材料一般为S136，热处理到HR50±2°。

c)型芯材料及与型腔接触的运动件采用S136或稍差一点的材料加工到HRC48±2°。

d)镶件应选用比模具材料同种或更好的材料。

含铬镍的钢要经处理。

e)尽可能用标准件，只有在特别要求或项目同意的情况下才可进行更改。

2模具结构及零部件设计(电镀要特别注意流道,浇注通道,注射口,排气,水口位等设计) a）型芯的排位应保证注胶均匀、对称，有利于注射。

b）在注塑机上安装时，滑块应尽可能水平放置，避免垂直放置。

c）可拆卸件如定位圈、导向件、浇注件及对中板应有方便拆卸的螺纹孔。

塑膠電鍍介紹 Plating on Plastics塑膠電鍍介紹 Plating on Plastics塑膠電鍍原理及注意事項Principles of Plating on Plastic 第一站 素材選擇 ABS塑料案例 (Step 1:Selecting Material ABS Plastic Case).最好採用電鍍級ABS塑膠如圖所示其丁二烯含量15%~16%密著 最好採用電鍍級 塑膠如圖所示其丁二烯含量 密著 強度最好 Selects the ABS plastics showing on the right which the 密著強度 butadiene is 15%-16%.Its adhesion is best.g Kgf/cm2.采用70%~95%PC+ABS材料要請供應商提供防火材料%、PC%、 4..5 等相關資料 Applier should offer fireproof material, PC%,etc,and 4.0 3.5 eferences before selecting 70%-95%PC+ABS.3.0.塑膠電鍍原料應完全乾燥(含水率0.1%以下) Materials of plating on plastic should be dried totally totally.2.5 2.0 1.5 1.0 0.54.塑膠電鍍原料盡量避免染色Materials of p plating g on p plastic must prevent dyeing.141516171819.塑膠電鍍原料UL認證 Materialsof plating on plastic should be attested by UL.丁二烯 ｗt %各材質丁二烯之含量塑膠電鍍介紹 Plating on Plastics塑膠電鍍原理及注意事項 第二站 模具設計 Step2:Mould Design1.塑膠電鍍模具必須預留電鍍夾具掛架點(以防產品變形及生產便利性)Remains points for electroplating rack in mould of plating on plastic .2.模具設計趨向：耐高溫不易頂開產生毛邊、射出點不可太細以防入水斷裂脫落、 預防尖端放電(加框)、注意離模斜度、預留排氣孔、注意頂針粗細影響外觀及進 膠口位置產生之結合線等Trend of moulds design: Moulds should of be resistant to high temperature and not easily open to create crude outline the ejection point should not be too small to prevent outline, entering water and breaking. Prevents discharge of tip. Reminds the ventilator. Pays attention to that thickness of tip will influence the exterior and the combination line created in the ejection hole.塑膠電鍍介紹 Plating on Plastics3.塑膠電鍍模具成型盡量避免尖端設計，盡可能改為R角Adopts round corner instead of tip corner in mould design. design4.模具孔洞盡量設計導通，預防殘留藥水不易清洗Designs passage in the hole to clean the remnants.5.模具需預留電鍍後膜厚及組裝間隙Remain the thickness of membrane which formed after electroplating.塑膠電鍍介紹塑膠電鍍原理及注意事項Plating on Plastics第三站 成型射出 Formation and Ejection 1 脫模劑最好能不用 1. 脫模劑最好能不用，要用務必使用含氟水性脫模劑 要用務必使用含氟水性脫模劑Avoid using the mouldreleases,if it is essential to use one,the Fluorine-type may be used springly. 2.射出參數在不頂模、不起毛邊狀況下，盡可能拉高樹脂溶解溫度及模溫溫度， 降低射出壓力及射出速度 以減少應力產生The ejection 降低射出壓力及射出速度，以減少應力產生 j i parameter such as plastic Tm and mould tempreture should rise as high as possidble and the ejection j stress and speed p should be reduced to lessen the stress. 3.成形表面確認：不可有感結合線、刮痕、頂凸、拉模、縮水、起蒼、包風、及 異色點(浮出表面上)等等Affirming the surface:There must be no combination line ,scratch,etc. 4.成型品包裝：用Tray(托盤)+紙箱，以防碰刮傷Packing:adopt tray and paper case to prevent being scratched.5.尺寸確認：依廠商訂定長寬尺寸、範圍Affirming the size:decides the size andrange of lenth and width according to the requirement of the firm.塑膠電鍍介紹塑膠電鍍原理及注意事項密著力(kgf/cm)Adhesion 4 3 2 1Plating on Plastics密著力(kgf/cm)Adhesion 4 3 2 1密著力(kgf/cm)Adhesion 4 3 2 10050 06070800200 210 220 230 240 2500103050700 模溫 (°C)tempreture of溶融溫度 (°C)tempreture ofmouldplastic melting樹脂溶溫度與密著力關系 relation between plastic melting temperature and adhesion射出速度(mm/sec)speed of ejection模溫與密著力關系 relation between tempreture of mould and adhesion射速與密著強度關系 relation between speed of ejection and adhesion塑膠電鍍介紹塑膠電鍍原理及注意事項 第四站 防鍍方式Plating on PlasticsMethods of Plating-proof1.與機構R&D、RF、EMI、ESD、電子等人員討論絕緣區位置、熱溶點位置、卡勾防鍍、耳機孔迴朔、EMI歐姆值 Discusses position of insulation area and melting point ,plating-proof of hooks in rack ,EMI ohm.2.防鍍方式：噴塗、貼膠、蝕刻、照影 、印刷 (依需求而決定)Method of Plating-proof :spraying paint, etching, printing ,etc. (decided by requirements)塑膠電鍍介紹Plating on Plastics工業塑膠表面處理比較表項目 方法 電器電鍍耐磨性R.C.A彩色電鍍 優良通過 5H 優良 優良 優良 優良 優良 優良 普通 複雜 優良 不會 不會 高 貴真空濺鍍 +UV烤漆IMD I.M.D 通過 4H 優良 通過 優良 普通 普通 普通 優良 普通 會 會 普通 普通PU烤漆 NG 2H NG 通過 普通 普通 普通 普通 優良 普通 會 會 普通 普通UV烤漆 通過 3H 優良 優良 普通 普通 普通 普通 優良 普通 會 會 普通 普通PVD TiN ZrN水轉印 NG 2H NG NG 普通 普通 普通 普通 優良 普通 需二次加工 會 會 普通 普通優良通過 >9H以上 優良 優良 優良 優良 優良 優良 普通 複雜 優良 不會 不會 高 普通通過 3H 優良 優良 普通 普通 普通 普通 優良 普通 會 會 普通 普通優良通過 >9H以上 優良 優良 優良 優良 優良 優良 普通 複雜 優良 不會 不會 高 最貴硬度 耐溶劑 抗紫外線 表面細膩 邊緣覆蓋 膜厚均勻 金屬感 量產性良率 作業性電子功能 EMI ESD需二次加工 需二次加工 需二次加工 需二次加工液體垂涎灰塵毛屑附著技術性 價格塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsChart of Treatments on Plastic SurfaceIt ItemMethod Electrical Appliance Color plating plating Pass successfully Pass successfully R.C.ASpraying Sp y gp paint in vacuum+UV paintIMD I.M.D pass 4H good pass good g good average average good average Y Y average averagePU paint NG 2H NG pass average g good average average good average Y Y average averageUV paint pass 3H good pass average g average average average good average Y Y average averagePVD TiN ZrN Pass successfullyPrint in water aterp 3H good good average g good average average good average Y Y average averageNG 2H NG NG average g average average average good averagesecondary process is necessaryHardness Resistance to solvent ANTI-UVFineness of surface>9H good good good g good good good average complex good YES NO HIGH average5H good good good g good good good good complex good NO N HIGH expensive>9H good pass good g good 優良 good 優良 good average complex good N NO highextremely expensiveVerge coverageEvenness of membraneSense about mental quality of batch productionoperationElectric power function EMI ESDSecondary process Secondary process Secondary process Secondary process i necessary is i necessary is is necessary is necessaryDropping of liquid Adhesion of dust Technique normN Y high averageprice塑膠電鍍介紹Principle PossibilitiesPlating on Plastics原理Swell and Etch 粗化Chromo sulfuric Acid Etch 鉻酸 硫酸 粗化 鉻酸＋硫酸Colloidal Catalyst 膠狀催化劑Ionic Catalyst Lonic催化劑Conductive Surface 傳送面Electroless Metall Deposition 無電鍍金屬沉澱Electroplating 電鍍Pop_met0Final Fi l Layers L 最終層塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsComparison of Foxconn‘s ProcessesNoviganth 341Cleaner (Option) 清潔劑（任選） CrO3-Etch 粗化制程對比Noviganth PACleaner (Option) 清潔劑（任選） Swell + Etch 粗化 Conditioner 調解劑Noviganth AKCleaner (Option) 清潔劑（任選） CrO3-Etch 粗化 Reducer 還原劑 PreDip 預浸FuturonCleaner (Option) 清潔劑（任選） CrO3-Etch 粗化 Reducer 還原劑 PreDip 預浸 Coll. Pd – Catalyst Coll 離子催化劑 CuLink 銅槽[Mellon]Cleaner (Option) 清潔劑（任選） CrO3-Etch 粗化 Reducer 還原劑Ion. Pd – Catalyst Ion 離子催化劑 Reducer 還原劑 E‘less Nickel 化學鎳 PrePlate Nicke 預鍍鎳lCompa201.pptColl. Pd – Catalyst Coll 離子催化劑 Accelerator 加速劑 E‘less Nickel 化學鎳 PrePlate Nicke 預鍍鎳 Electroplating 電鍍Ion. Pd – Catalyst Ion 離子催化劑 Reducer 還原劑 E‘less Nickel 化學鎳 PrePlate Nickel 預鍍鎳Coll. Ag – Catalyst Coll 離子催化劑 Accelerator 加速劑 E‘less nickel 化學鎳 PrePlate Nickel 預鍍鎳 Electroplating 電鍍Electroplating 電鍍Electroplating 電鍍Electroplating 電鍍塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsStructure of Polymers on ABS – BasisABS表面聚合物結構－基 表面聚合物結構 基Abs_stru0塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsTheory of Adhesion: Mechanical Interconnection 黏合原理 ﹕ 自動連接To separate the metal from the plastic, energy must be applied to compensate the cohesive forces in the plastic matrix (green) or in the metal (red).為將金屬從塑膠中分離出來﹐必須 要求有能夠同塑膠母体（綠色） 和金屬（紅色）的能量相抵之能量﹒Abs_aet30塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsTypical „Polycarbonate“ Polycarbonate“ Blends典型“多碳酸鹽＂ 典型 多碳酸鹽 混合Bayblend T4523 45Bayblend FR14416 14 515 12 55 70Polycarbonate聚碳酸鹽PB CN nP l Polyacrylonitrile l it il 聚丙烯腈 Polystyrene 聚苯乙烯SANPolybutadiene 聚丁二烯 Filler, Pigments,...填充料 顏料blends10Ar塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsSome Plateable Grade PlasticsTyp 類型 ABS Name 名稱可電鍍塑膠Supplier 供應商Novodur P2MC, PM3C Cycolac Lustran PG299 Ronfalin CP55 Bayblend T45 Cycoloy Noryl PN235 Codyx 4019G Durethan BM240 Minlon 73M40 Ultramid B3M6 IXEF Vectra RD P98119Bayer AG General Electrics Monsanto DSM Bayer AG General Electrics General Electrics RTP Bayer AG DuPont BASF Solvay Hoechst AG SolvayABS + PC PPO PP PALCPgalvsub0TPO塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsPerfectly Pretreated ABS Surface (SEM, 5000x) 完全粗化處理之ABS表面 （SEM﹐5000x 5000 ）absaet10塑膠電鍍介紹Rinsing: Concept 水 洗 ﹕ 步驟Plating on PlasticsDragout v = 0,2l/m2Dragout v = 0,4l/m2Reducer 還原劑Rinsing Cascade 水洗過程Etch 粗化(Spray Rinses have twice dilution factor)R = C0/Cn = [Q/V]n Cn = C0 * [V/Q]n2 kg CrO3 = 100m2 etched ABS = 5500Ah = 230A in i 24h塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsEtching Rates of Bayblend (25cm²) and Resulting Adhesion of Plated Metal Layer. Layer Bayblend (25cm²)粗化率及電鍍后之金屬面所產生的黏附力﹒1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0etchrough0Adhesion A n [N/mm m] 黏附 附力100200300400Etching Et hi Rate R t [mg] [ ] 粗化率塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsPalladium / Tin Cluster 鈀 / 錫簇0,181nm0,128nm 0 093nm 0,093nm SnCl-PdCore Diameter: 核心直徑 3 – 4nmSn2+ Scluste10R.L.Cohen K.W.West J.Electrochem.Soc. 120, 502 (1973)塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsElectroless Metal Deposition (Model) 化學金屬沉澱物 Active plastic‘s surface 活性塑膠表面Start of metaldeposition. 開始出現金屬沉澱物eless00Complete metalization: all activator particles are connected electrically conductive. d ti 金屬化完成﹕ 所有活性劑顆粒均結合在一起具導電性﹒塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsElectroless Nickel Deposition I 化學鎳沉澱物 IStarting Reaction 初期反應Adsorption of Reducer 還原劑吸附作用 Protolysis 質子遷移 Addition of Water 附加水 Desorption 解吸附作用塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsElectroless Nickel Deposition IISide Reactions 側邊反應Recombination of Hydrogen Atoms: Hydrogen Gas Evolution 氫原子再結合﹕成為氫气 ‚Reduction‘ of Hydroxide 氫氧化物還原化學鎳成份 IIPhosphorousPh h Co Deposition 磷酸根 沉澱物塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsElectroless Nickel Deposition III 化學鎳成份 IIIMetal Deposition 金屬沉澱物Main Reaction 主要反應Direct Reduction by Elektrons (only 1%) 由Elektrons直接還原 （僅有1％）塑膠電鍍介紹銅槽機能 操作（模型） 銅槽機能－操作（模型）Plating on PlasticsMechanism of the CuLink – Operation (Model)Activator particles are bound to a plastic‘s surface. f 活化劑顆粒同塑膠件表面結合 Chelated copper ions are reduced to either copper(0) or copper(I) by tin. 螯合銅離子被錫還原成為銅（0）或銅（1）﹒culime01The copper crosslinks the palladium particles resulting p g in a electroconductive surface layer. 銅与鈀顆粒交叉結合形成一個導電表層﹒塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsCuLink-Step: Dependence of the Electrical Conductivity of a Plastic‘s Plastic s Surface from Surface Bound Amount of Copper Copper. 銅槽步驟﹕銅表面范圍同塑膠表面的電導率之依從關系﹒100 80 60 40 20 0Cond ductivity y [µS] 導電性0culres0050100150200Copper 銅 [µg/dm²]塑膠電鍍介紹Plating on PlasticsSimplified Model of the Spreading of Metal during Plating after the CuLink Step 在完成銅槽步驟后﹐電鍍中金屬擴散的簡單模擬圖﹒Palladium cluster are crosslinked by copper or by copper ions. 鈀簇由銅或銅離子相交聯構成﹒ During electroplating, copper ions are reduced to copper 在電鍍的過程中﹐銅離子將被還原成銅 .Acrobat Documentculime20。