普象-让好设计发光

在上一篇电铸模文章里，我在了解和学习电铸模具成型的过程中，发现了另外一个对工业设计师很熟悉的注塑模具里用电铸模芯镶件的工艺。 因为这个电铸模芯镶件工艺在逻辑上不是纯粹的成型工艺了，在我看来更像是一种精度更高的表面工艺，只是它用在注塑模具加工上。

同时，因为电铸模芯镶件工艺在我们ID设计工作中应用确实较多，尤其是3C产品中更广泛，所以电铸模（一）的文章发出来后，就有资深设计同仁关于电铸模具精度的问题进行探讨，感谢@Awen设计的探讨，让我对这个电铸模芯为什么精度高的原因有了进一步的学习和理解。

总体来讲，电铸模具工艺对于ID设计的应用大体上是两类：-1）标识类或者装饰件，这个是应用了纯粹的电铸模具加工；-2）塑料件上的精细纹理和超亮镜面，这个应用了电铸模芯镶件工艺。

今天主要讨论精细纹理和超亮镜面所用到的电铸模芯镶件工艺。

我们ID设计师，尤其是手机行业的ID设计师，对于设计细节有着极致的追求，纹理必须越细越好，镜面必须越亮越好。所以，我一直认为，手机行业的ID和CMF设计师是中国制造业品质进化的核心推动力。

如下是用到电铸模芯镶件工艺的纹理细节应用案例：

模具镶件工艺

镶件：是模具里可以拆出来单独加工、单独更换的小零件。基本包括镶件或镶针。常用的镶件如下图：

注塑模具里的镶件工艺：是把模具里难加工、易损坏、精度高、结构复杂的地方，切成小块单独做，再装回去。

在外观塑料件的模具表面处理上，我们ID设计师喜欢追求的垂直角（不要圆角），VDI纹或者镜面，都需要用到电火花工艺。由于上电火花纹或者抛光镜面都是精度在1个丝（0.01mm），加工的机器比普通模具的要更精密，速度更慢，所以为了成本和时间考虑，用了电火花工艺的区域都会单独拆一个镶件。

电火花工艺（EDM）

注塑模具里的电火花（EDM）到底是干嘛的、怎么做、精度到多少。

一句话：CNC 刀伸不进去、清不了角、做不到的深窄结构和表面纹理，全部靠电火花搞定。

它的原理：基于电极和工件之间的脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。所以，它能不接触、不发力、靠放电火花把钢 “烧” 成想要的形状。

实际工厂一般会用夏米尔、牧野、沙迪克的电火花机器，稍有规模的模具厂都会配置电火花机器（如果没有电火花机的都是小厂了，可规避）。如下图：

注塑模里，电火花主要做 4 类结构

1、清尖角

             CNC 刀有圆角，清不了直角 → EDM 可以烧出 直角、尖角。

2、深骨、深槽、窄缝

             刀太长会震、会断 → EDM 无受力，多深都能做。

3、小柱子、小孔、异形孔

            直径太小、太深，钻床 / 铣刀做不了 → EDM 直接烧出来。

4、镜面、花纹、微结构、电铸母模

            镜面火花机可以做到 Ra 0.02~0.05um 镜面。

电火花加工的精度

为什么在电铸模具之前，铺垫这么多镶件和电火花工艺，是为了回答@Awen设计的关于电铸模具件的精度问题。

模具精度是受限以CNC机床的精度。CNC机床由于不同规格，精度也不一样。

普通CNC机床机加工精度是1个丝（0.01mm）；

    电火花的铜公一般会用高转数高精度的机器加工，深圳用FANUC 小黄机较多，也有用北京精雕、日本 Makino牧野、美国 Precitech。这样加工的铜公精度就会到3~5um左右。

    在电火花加工中，工件跟电极（铜公）有缝隙，电火花放电也有不均匀性，总共精度会损失5~8um。

所以，用电火花加工塑料模具或者镶件的精度1~1.5个丝（0.01~0.015mm）。

这对于需要微米级精度的塑料件就显得精度不够了，于是就诞生了电铸工艺来加工模具镶件的应用。

电铸工艺加工镶件

如我在上一篇文章里介绍的电铸工艺，使用电解液在物体表面沉积金属层，使用精度在纳米级别的复制工艺。电铸镶件也是采用的这个原理，只是它沉积的时间更长，得到的产品更厚更大。

电铸镶件制作更为精密的表面纹理部分，这样就能让注塑模具的外观纹理部分区域得到更高精度的视觉效果。

具体流程如下：

电铸工艺加工镶件的精度

 电铸镶件的精度取决于母模的精度。 电铸母模的加工主要是铜公加工。而铜公的精度取决于加工机床的精度。目前深圳铜公加工大部门采用小黄机、北京精雕和牧野的机器，精度基本在2~5um（新机2um，二手机5um）。

电铸工艺电铸是 “长出来” 的，不是 “削出来”。无刀具磨损，无让刀，无振动，无热处理变形，所以尺寸极度稳定。电铸模具的表面精度就是铜公精度。所以，这就是电铸模精度比电火花精度高的根本原因。

而厚度均匀性上，通过电流、时间、镀液控制，可将厚度误差可做到 2um

总结起来就是：

 常规精度：

      尺寸精度：±0.002～±0.005 mm（2～5 μm）

     厚度均匀性：±0.002 mm（2 μm）

     表面粗糙度：Ra 0.02～0.05 μm（镜面级）

在光学，芯片半导体等行业，还有另一种超精密电铸（光学 / 微结构），尺寸可以左到更高。ID设计师就不用再关注这个精度了，常规精度就已经完全够用了。

超精密电铸（光学 / 微结构）

     尺寸精度：±0.0005～±0.001 mm（0.5～1 μm）

     形状精度：圆度 / 平面度 ≤ 0.001 mm

我做了一个表格，对CNC+EDM、电铸镶件进行了对比，如下：

电铸镶件工艺的缺点

电铸镶件的缺点也是很明显的，总结出来就是慢而贵。

1、因为是金属一层一层沉积而成，沉积速度大约是0.05mm/小时，所以一套简单的电铸镶件的时间需要3~10天。

2、母模要超精密CNC加工，本身就贵；电铸设备、药水、环境控制成本高；单价通常是普通钢镶件的 5～20 倍，只适合高精密、高附加值产品。

3、整体强度、韧性不如模具钢。这是因为电铸模沉积的金属是镍，镍硬但偏脆，镶件的寿命较短。

ID设计师如何选择电铸镶件工艺

作为ID设计师，我们希望能尽量得到高精度的外观件，这样能让我们的ID设计得到更好的外观品质。同时，价格成本，良率制程也是ID设计师必须要综合考虑的重要因素。

我总结了：

1、 要 um级微纹理、镜面、超高复制精度  →  用电铸镶件

2、要便宜、快、耐撞、结构复杂 → 用 CNC+EDM钢镶件

刚好上一周去了一趟深圳考察了几家模具厂，顺便也把电铸工艺跟模具厂的专家们沟通了一下。目前也有模具厂用高精度镭雕来替代电铸镶件，不知道是否有大佬有知道的，希望来交流。

感谢如下电铸模具大佬们的信息分享，感兴趣的伙伴们可以点击如下链接：

https://wenku.baidu.com/view/3e4d0255a8956bec0975e3ce.html?fr=income1-doc-search&_wkts_=1773548071301&wkQuery=%E6%B3%A8%E5%A1%91%E6%A8%A1%E5%85%B7%E9%95%B6%E5%B5%8C

注塑模具结构中的镶件设计；作者：焦瑞萍 池成忠 黄能会

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