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浅析手机金属外壳件的加工工艺

时间:2021-08-20 11:31

CNC加工开始前,首先需要建模与编程。3D建模的难度由产品结构决定,结构复杂的产品建模较难,需要编程的工序也更多、更复杂。编程囊括了加工的工序设定、刀具选择,转速设定,刀具每次进给的距离等等。此外,不

  CNC加工开始前,首先需要建模与编程。3D建模的难度由产品结构决定,结构复杂的产品建模较难,需要编程的工序也更多、更复杂。编程囊括了加工的工序设定、刀具选择,转速设定,刀具每次进给的距离等等。此外,不同产品的装夹方式不同,在加工前要设计好夹具,部分结构复杂产品需要做专门的夹具。同时要评估好胚料的大小,以及CNC的次数,前期评估的好坏直接影响到后面的加工时间和加工成本。

  在将柱形铝材按照前面评估的胚料大小进行切割并挤压,这个过程被称之为铝挤,会让铝材挤压之后成为规则的铝板方便加工,同时更加致密,坚硬。因为原始的铝材硬度和强度都不够。手机机身采用的一般都是铝合金,根据不同配方,材质也有着不同的特性。比如iPhone 6使用的6000系铝合金材质强度不够,出现大量弯曲的情况。而iPhone 6s用的7000系强度就高很多,但是变脆了、它更难被压变形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。

  CNC加工工艺:

  1、铝挤、DDG、粗铣内腔

  接着将铝合金板铣成手机机身需要的尺寸,方便CNC精密加工,接着是粗铣内腔,将内腔以及夹具定位的柱加工好,起到精密加工的固定作用。

  2、铣天线槽、T处理、纳米注塑

  金属机身最大的缺点就是信号问题,所以必须先把金属机身进行开槽,让信号可以出入的途径。接着是对天线槽机型T处理,将金属机身置于特殊的T液的化学药剂中,从而使铝合金表面形成纳米级的空洞,方便纳米注塑。接着就是实现纳米注塑,在高温高压下,将特殊的塑料材质挤压到经过T处理的凹槽内。(有些手机机身注塑是后面环节加入)

金属外壳件

  3、精铣弧面、精铣侧边

  纳米注塑结束后,就需要对金属外壳件材质表面进行加工,也就是手机机身的3D塑型。这个流程过后手机机身的基本形状也就加工出来了。

  4、抛光、喷砂

  使用顶级高速精密CNC机床,会使金属机身达到A1~A2级别的光洁度,这还远远不够。需要通过抛光工艺将机身加工至A0级光洁度,这一步过后就可以达到镜面的效果。接着将金属表面处理成磨砂的效果,喷砂处理是为了获得膜光装饰或细微反射面的表面,以符合光泽柔和等特殊设计需要。

  5、一次阳极、高光处理(钻石切割)、精铣内腔

  为了金属机身不被汗液等外界因素污染,提高其稳定性,必须为其进行阳极处理。这也是为手机机身上色的过程,铝的阳极处理是金属表面借由电流作用而形成的一层氧化物膜,颜色丰富、色泽优美、电绝缘性好并且坚硬耐磨,抗腐蚀性极高。

  一级阳极过后,需要给音量键、扬声器等等部分开孔。开孔后使用最高级别的超高速CNC机床对边角进行切削,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。配上粗细刀纹利用折光原理,可以大大增强装饰效果。

  需要强调的是,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。

  6、二次阳极、铣导电位

  接着对金属机身的外部进行第二次阳极氧化,使外壳表面形成致密、坚硬的氧化膜,保证机身的耐磨性和耐污渍。经过阳极氧化的铝合金外壳导电性会变差,所以需要把局部阳极氧化膜去掉,露出金属已获得良好的接地效果,这时需要再一次铣导电位的CNC处理。

  7、热熔螺母

  到这里加工基本上就完成了。最后,利用机械手将装配螺母镶入到注塑的塑料中,用于固定主板或其他元器件。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,方便后续在模具中成型。

  当这些金属变成流体之后,就可以注入压铸机内,然后压铸成手机金属外壳件的雏形。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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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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