手机金属外壳的CNC加工

绿色制造技术2018-02-20 19:40:09

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?? ? 手机外壳材质演变期间出现过许多种组合方式:塑料与金属、玻璃与金属、全塑料、全玻璃等,但最终都没有盖过全金属材质的风头。从实际触摸体验上,全金属手机确实在多方面拥有出众的体验,无论外观还是手感上都要比其他材质更胜一筹。?


? ?? ?CNC+阳极加工成本最高、CNC用量最多、加工周期最长,但成品率高、外观质感最好。虽然成本高,但系市场反应良好,一台CNC加工的手机无论档次质感都是其它工艺无法比拟的。CNC加工工艺的成熟加上有几十万台CNC加工中心用于手机壳加工,千元级别的手机大部份采用CNC+阳极工艺。

挑战苹果工艺,与苹果完美

? ? ? 是华为、小米、魅族、步步高、三星等一线厂商的追求,更使OEM厂商如富士康、比亚迪、米亚、长盈精密、华茂等厂商不断提高加工技术、改进生产工艺。

? ? ? 手机质感最主要来自手机壳,也称为中框。看拟简单,但中框加工复杂度难以想象。将一块合金铝材加工成中框,CNC工序达到16道之多,耗时65分钟左右,另外2次阳极处理。

? ? ? ?塑料外壳成型使用注塑工艺,只需开模便可批量生产,良率很高。而全金属机身的CNC加工良率则由外壳的结构复杂性与精度要求共同决定,很难达到塑料外壳那样的高良率,为了平衡高成本,大多制造企业在面对价格战时会选择购置大批CNC设备来降低综合成本,达到生产率的要求。

? ? ? 曾有制造企业经营者感叹“做这个手机金属外壳必须买大批量的CNC机床,否则没法满足生产周期要求。如果不买设备,没有那个实力肯定接不到单,我们只能咬紧牙关大把投钱购买CNC机床。事实上钱都被这些做设备的赚走了,到最后我们剩下一大堆的机床!”

? ? 小米4发布的时候,用了一句“一块钢板的艺术之旅”来形容小米4的金属边框工艺,这句话同样适用于所有全金属手机的制作工艺。

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? ? ?3C产品的全金属外壳基本都是由数控机床(Computer numerical control machine tools,CNC)加工的。CNC因其效率高、精度高、加工质量稳定的优点成为3C外壳厂商的必备设备。

一块全金属后盖需要经过16道工艺,才能成为精致的产品。

1、铝挤:就是将原始铝材进行切割和挤压,成为一块结构致密、坚硬的利于加工的铝板。

2、DDG:将铝挤得到的铝板进行基础的CNC加工,使铝板的外形尺寸规范化,统一化,便于后续加工的装夹。


3、粗铣内腔:铣削出手机内腔的基本结构,并把与夹具结合的定位柱加工好,这对之后的加工环节至关重要。

4、铣天线槽:由于金属后盖对手机信号的屏蔽作用太强,所以,必须在金属后盖上留出信号传输的通道。铣天线槽的关键是一定要保证铣匀称,才能保证手机壳的强度与整体感。

5、T处理:将铝材的表面腐蚀出纳米级的孔洞,便于与工程塑料的结合。

6、NMT纳米注塑:将特殊的工程塑料注入金属材料上,使之紧密结合,达到紧固天线的目的。

7、精铣弧面:为了美观,手机后盖都会做成具有一定弧面的机身,特别是边框位置,增强握持的舒适度。

8、精铣侧边:将四周多余的加工余量铣掉。这样,一个完整的手机后盖外形就出来了。

9、抛光:就是提高手机后盖的表面光洁度,达到可以呈现镜面效果的A0级的光洁度。

10、喷砂:全光面的效果并不实用,不耐脏,喷砂处理之后可以呈现磨砂的效果。

11、一次阳极:阳极处理可以对手机后盖进行染色,例如金色、银色,都是通过阳极处理实现的。

12、高光处理:用超高速的CNC机床对边角进行切削,是切边更夫有光泽感。它还有一个更高大上的叫法,叫做“钻石切割”。其实就是因为使用的刀具是钻石材质而已。

13、精铣内腔:将内腔的加工余量全部铣掉。

14、二次阳极:使金属材质表面形成致密、坚硬的氧化膜,增强后盖的耐磨性以及耐脏能力。

15、铣导电位:因为阳极氧化后的金属后盖不易导电,为了让手机后盖获得较好的接地效果,需要将局部的氧化膜铣掉。

16、热熔螺母:利用机械手将装配螺母嵌入到已做好的塑料中,以保证未来的手机装配。

? ? ?经过以上16道工艺,一块100多克重的铝板最终变成了一块只有10多克重的手机全金属后盖产品。


? ? ? ? 加工铝合金手机壳的切削液,主要是用于铝合金手机壳的外立面及平面的铣,钻孔,也有攻牙,这些是小件,主要是6系列的铝,另外有些大件ZL105、ADC12等铝材的铣与钻孔加工。

? ? ?下面是两个铝合金切削液的配方,供参考。

? ? ? 配方一:水溶性聚醚 3%酰胺 8.7%脂肪酸酯 10%妥尔油酸 7.8%磷酸酯 ? 1.5%氯化石蜡 2%基础油 32%二乙二醇 5.6%

? ? ?配方二:氢氧化钾 0.25% 硼酸 ?1%癸二酸 ?1.25% 苯三唑 ?0.3% EDTA二钠盐 0.2%MBM ?0.75%BK ?2.25%TEA 1.7%水 21.7% 消泡剂0.2%

? ? 手机后盖加工工艺不断进步,对于环保和节能方面也是重要的研究方向。现阶段采用水浸式加工,推荐使用微量润滑系统,关于微量润滑加工技术,欢迎交流!



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