太精密:揭秘iPhone手机金属外壳加工全过程

2018-10-23 16:50:59 信为传感器

自iPhone5开启手机金属外壳风潮之后以来,手机金属外壳已经成了手机厂商争相追捧的对象,手机厂商在宣传中最常见的就是CNC精准加工,常常会说经过CNC三十道精准加工……

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其实CNC远没有大家想的那么神秘,就是数控机床而已,目前已经很普及,如果说有区别的话那么就只能是加工精密度的区别,但就手机金属外壳而言其加工精密度要求并不高,要知道精密仪器、齿轮等加工的精密度是以千分之微米计的,手机金属外壳的加工则粗放的多。剥开神秘的外衣其实手机金属外壳的加工一点都不神秘,下面就来看看手机外壳加工的真实过程。

在揭秘手机金属外壳加工过程之前,有必要先搞清楚三个概念,全CNC工艺和压铸工艺,以及CNC+压铸。全CNC手机中框是通过CNC加工中心将一块铝板(或其他金属材料)铣成特定的形状,压铸则是利用模具腔对融化的金属施加高压,将流体金属压铸冲压成固态的金属外壳或中框,当然还有把两种工艺结合的做法。

全CNC工艺的成本比较高,材料浪费也比较多,当然,这种工艺下的中框或外壳质量也好一些。而压铸的原则就是不浪费,节省时间和成本,但是不利于后期的阳极氧化工艺,还可能留下沙孔流痕等等影响质量和外观的小问题,当然,厂商们都有一个良品率的概念,靠谱的厂商是不会让这些次品流入到后面的生产环节中去的。明白了两种工艺的异同之后,就开始谈谈现如今在千元机上也崭露头角的手机金属外壳加工工艺了。


-----压铸阶段-----

在进行压铸之前,我们看到的是原始的铝材,因为纯铝的强度和硬度都不够,所以事实上手机上用到的都是铝合金,并且根据配方不同,有着不同的特性。比如iPhone 6用的6000系铝合金强度就不够,但是延展性好一些,就容易被压弯。而iPhone 6s用的7000系强度就高很多,但是更脆了,它更难被压变形,但是一旦超过受力负荷,就不是变弯,而是断裂了。根据厂商的不同需求,铝合金的配方也有所不同。

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既然是压铸的话,就不可能是直接拿铝材开刀,而是需要将铝材融化成流体,方便后续在模具中冲压成型。

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当这些金属变成流体之后,就可以注入压铸机内,然后冲压成手机金属外壳的雏形。虽然看起来比较简单,但是即使这样的环节,外壳加工中还是要时时防范出现沙孔,一旦有了沙孔,在后续的加工切割中,就会出现有小坑的状况,所以 这里仍然需要改进工艺和模具结构,这个试错改进的过程当中会浪费大量的原材料。

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-----喷漆阶段-----

在前面的压铸阶段结束后,这些有了雏形的外壳该接受下一个选择了,是像iPhone那样接受阳极氧化处理,增加金属质感呢,还是直接进行喷漆呢?这看起来是个很难的抉择。但是现实却跟审美无关:压铸外壳不利于做阳极氧化处理,另外还有一些产品差异化的考虑等等。

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经过机床加工,冲掉多余的部分,磨掉毛刺之后,就可以看到手机金属外壳已经基本成型了。至于上面那个开口,则是为了注塑而留的,这个后盖上面的小孔等都是CNC加工出来以便注塑,加固机身。这个逻辑就跟iPhone 6开始的背部白带条一样,为了让天线信号通畅,后盖是不能使用完全的整块金属。所以在天线部分,我们总会看到有塑料的痕迹,这一点目前没有办法克服,而这部分的塑料也不算是喷点。

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在注塑完成之后,经过再次打磨,接下来就是喷漆的过程了,厂商们肯定是不会拿上面的素颜外壳直接上的。喷漆的过程其实也是个技术活,手机在背部的塑料和金属部分有明显的分界线,如果喷漆工艺不够好的话,这个分界线会依然可见,因此看不看得见这个金属和塑料的分界部分,就是判断喷漆工艺好不好的重要指标。

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-----烤漆-----

喷漆完毕之后,就是进行烤漆了,喷漆和烤漆一般来说不是一次就好,而是多次循环进行。并且在烤漆和喷漆之间,还会有再次的打磨,这组手机金属外壳最终会经历5次喷漆,5次烤漆和2次打磨。通常第一遍是底漆,最后一遍的漆料中会加入珠光粉或者铝粉,以保证质感和观感。

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-----钻石切割-----

到了这一步,就是手机厂商们最喜欢放出来的部分了,因为这个部分有一个非常好听的环节,叫钻石切割。不过在这个钻石切割之前,厂商们还需要给摄像头、音量键、扬声器等等部分开孔。

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在各个孔开好之后,就是很神秘的钻石切割环节了,说起来叫钻石切割并不是因为切出来的边框晶莹剔透像钻石一样,而是完成切割的刀具就是钻石。经过切割的外壳边缘会有很好的高光感了。和前面的喷漆烤漆弄一遍不够类似,这里的钻石切割也不能一遍完 事,两遍最少,三遍算是业界良心,毕竟多一个步骤,就多一些成本。

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需要指出的是,为了保证切割的宽度和角度严格一致,这里还得动用一种叫激光对刀仪的东西,来把控好切边的刀纹路粗细和切边宽度大小。简单来讲,就是激光对刀先在要切的地方走一圈,根据被测物的形状测出数据反馈到CNC机床,然后切割才能开动。

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2014年到2015年上半年是手机金属外壳发展最为疯狂的时期。到现在,这个行业的竞争已经白炽化,高精密CNC加工的费用,从原来高于2元/min,到现在已跌破1元/min。不仅面临着价格战争,有些企业过于依赖大客户,一旦他们的手机不能达到预期销量将直接导致制造商的亏损。同时现在的手机升级换代很快,未来手机工艺的革新也将给这些手机金属外壳制造企业带来挑战。

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