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手機金屬外殼加工工藝:鑄造、鍛造、沖壓、C

發布時間:2017-03-21

1、CNC+陽極:iPhone 5/6, HTC M7




2、鍛造+CNC:華為P8,HTC M8



3、一次壓鑄:三星A7



4、沖壓、液壓成型:HTC ONE MAX



5、沖壓+CNC:華為MATE 7



下圖描述了幾種手機外殼金屬加工工藝在加工成本、CNC用量、加工周期、成品率、可設計性、外觀質感的比較。



從整體上分析,一個工藝雷達圖的面積越大,一般說明其綜合性能越佳;從單個維度分析,每個維度劃分了10個等級,分數越高說明某個工藝在該維度越佳。

鑄造 | Casting

鑄造是人類較早掌握的一種金屬熱加工工藝,是現代機械制造工業的基礎工藝之一。鑄造毛坯因近乎成型,而達到免機械加工或少量加工的目的,降低了成本并一定程度上減少了時間。

金屬鑄造是将把熔化的金屬液注入用耐高溫材料制作的中空鑄型内,冷凝後得到預期形狀的制品;所得到的制品就是鑄件。



(液體金屬-充型-凝固收縮-鑄件)

鑄造的分類

一、重力鑄造 | Gravity Casting

是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝,也稱澆鑄。其金屬液一般采用手工倒入澆口,依靠金屬液自重充滿型腔、排氣、 冷卻、開模得到産品。

重力澆鑄具有工藝簡單,模具成本低,内部氣孔少,可進行熱處理等優勢,但同時具有緻密性差,強度稍差,不宜生産薄壁零件,表面光潔度低,生産效率低,成本高等缺陷。

二、壓力鑄造(壓鑄) | Die Casting

在高壓作用下,使液态或半液态金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型腔,并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。

高壓鑄造能夠快速充型,生産效率極高,産品緻密性好,硬度高,表面光潔度好,能夠生産壁厚比較薄的零件;同時由于采用高壓空氣進行充型,内部卷入氣體較多,容易在産品内部形成氣孔,故此不可以進行熱處理(熱處理時内部氣體會膨脹,導緻産品出現鼓包或裂開等缺陷)及加工量過大的後期機加工(避免穿透表面緻密層,露出皮下氣孔,造成工件報廢)。

不過,普通鋁壓鑄工藝存在很難進行光滑的鋁氧化膜處理的課題。原因是,為了提高流動性使其流遍模具的所有區域,在原料中添加了矽。因此,如果要為鋁壓鑄件着色,塗裝之後可能會因為顯得像塑料而失去高檔感。

壓鑄工藝應用于手機,可因為表面無法陽極氧化,大部分企業采用噴塗處理,如魅族最新發布的魅藍Metal。












近日,日本歐達可公司(OTAX)宣布開發出低成本壓鑄工藝實現光滑鋁氧化膜處理,提升産品高檔感,已被應用于手機外殼和耳機部件。











(丹麥Bang&Olufsen公司采用鋁壓鑄工藝生産的耳機部件) 

鍛造 | Forging

鍛造是金屬壓力加工方法之一。指利用壓力改變金屬原料形狀,以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的一種加工工藝。

鍛造的分類

1、錘鍛或打鐵 | Hammer or Smith Forging

錘鍛或打鐵所用的方式相同,系将工作物加熱到鍛造溫度,在平錘及鑽闆之間加以鍛造; 小件可用手工稱為打鐵;大件則須使用蒸氣錘(Steam Hammer),如下圖。其中,工作物放在鑽闆與平面錘之間,至于蒸汽錘的構造,則依鍛造容量而定,輕型者為單機架式, 重型者為雙機架式。




2、落錘鍛造 | Drop Hammer Forging

落錘鍛造與平面鍛造的不同,在于落錘鍛造的錘有模穴,工作件在模穴中承受兩方面的壓力或沖擊力作用,進而依模穴的形狀作塑性變形。 如下圖所示,為了使金屬的流動能确實而充份,往往将鍛造分為若幹級次,每級的變化為漸進式,以利控制流動方向,至于級數的多寡, 端視鍛件的形狀與大小,金屬的可鍛性及工件尺寸精度要求。




3、壓力鍛造(鍛壓) | Press Forging






壓力鍛造是以慢速的壓力,使金屬在模内擠壓造形的鍛造法,由于金屬受力的時間頗長,擠壓作用不僅行之于鍛件表面,也及于工件的中心部份,因此,能達到内外均一的效果,其制品的質量亦較錘鍛者為佳。

鍛壓用于手機外殼制程可有效減少CNC的時間,從而相對成本較低;并且可選用鋁含量超過95%的鋁合金,可進行陽極氧化。制程:先通過鍛壓得到較厚的手機結構件粗型;再CNC銑掉不需要的部分;NMT得到金屬+塑料一體結構件;陽極氧化表面處理;最後膠合天線蓋。











4、鍛粗或端壓鍛造 | Upset Forging






鍛粗或端壓鍛造通常是針對一均勻長杆的一端欲進行鍛粗或造形而來,如下圖所示。将長杆在模子内夾緊,其一端加熱至高溫,并順其軸向,再該端加壓,使其鍛粗或造形。








5、滾軋鍛造 | Roll Forging











以兩個非百分之百為圓形的輥子(有 25~75%的直徑縮減率,其餘部份可依需要切成槽形),将杆料送入其間并夾持之,而後繼續轉動,使杆料受軋壓,使直徑縮減并向前推送;當輥子再轉到開口位置時,可将杆料抽回到原來的位置,以備次一循環軋滾,或送到另一溝槽作另一種施工。

沖壓 | Punching

金屬沖壓成型是一種金屬冷處理加工方法,又被稱之為冷沖壓或闆料沖壓,借助沖壓設備的動力,使金屬闆材在模具内直接受力成型,沖壓的零件廣泛應用于汽車零件制造和家用電器的制造。

适用材料:适合大多數金屬闆材,尤其适合:碳鋼闆,不鏽鋼闆,鋁闆,鎂闆,銅闆和鋅闆

工藝過程:




1、将金屬闆材固定在模具台面上
2、上方沖頭垂直下落,使金屬闆材在模具内部受力成型
3、沖頭上升,零件被取出等待下一步修邊打磨工序,整個過程在1s-1min左右

最近新上市的紅米Note3使用的就是沖壓工藝制作的金屬後蓋。




沖壓的一個直接好處就是節省成本,不用經納米注塑,打磨後直接陽極氧化,量産爬坡很快;但該技術的缺點是機身上下兩端必須是塑料拼接。無法做複雜的内部結構,隻能用來做後蓋。

CNC | 數控機床

CNC俗稱“數控機床”,即由程序控制的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符号指令規定的程序,通過計算機譯碼,使機床執行規定好了的動作,将一塊原始的金屬闆材通過長時間精密加工,最終打造成想要的形狀。











CNC金屬一體成型,也就是Unibody一體成型機身工藝。先是運用在蘋果iPod,iPad,MacBook中,最終在iPhone5這一代産品上得以實現,開始引領全金屬手機的狂潮。

iPhone 5、6采用鋁合金一體成型,即機身和邊框都是由一整塊鋁合金CNC加工而成,但考慮到手機的射頻信号問題,機身會被分割成幾段,一般在上下兩端選擇注塑等隔斷。




為了獲得更高品質的外觀,還将進行陽級氧化、噴砂、抛光等表面處理,成就獨特的色彩和光滑的觸感。






































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