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                手機金屬外殼的CNC加工
                [2018-06-09]

                手機金屬外殼的CNC加工


                在這個用戶體驗極受重視的年代,越來越多的手機、筆記本、可穿戴設備廠商開始在外殼材質上發力。僅從手機領域來看,手機外殼材質也正逐漸從工程塑料向金屬過渡。

                手機外殼材質演變期間出現過許多種組合方式:塑料與金屬、玻璃與金屬、全塑料、全玻璃等,但最終都沒有蓋過全金屬材質的風頭。從實際觸摸體驗上,全金屬手機確實在多方面擁有出眾的體驗,無論外觀還是手感上都要比其他材質更勝一籌。


                各廠商均推出全金屬外殼產品
                 
                  一提全金屬,必提CNC。目前,3C產品的全金屬外殼基本都是由數控機床(Computer numerical control machine tools,CNC)加工的。CNC因其效率高、精度高、加工質量穩定的優點成為3C外殼廠商的必備設備。
                 
                  全金屬一體式CNC加工工藝最早由蘋果公司開創——鋁板由柱狀實心鋁材壓鑄而成,經精密加工先切削成為一體式機身的雛形,隨著機身漸漸成形,機身上的鍵盤形狀和各種細微構造均被銑削出來。此過程共包含九道數控銑削工藝,九道工藝之后便獲得精密的一體成型外殼。


                  外殼廠商從編程到獲得成品需要經過粗加工,半粗加工,半精加工,精加工等多道工序,很多時候全過程需要10個以上工站才能獲得成品,想要提高良品率,每個過程都需要嚴格管控。

                魅族MX5 從右向左經12道工序獲得成品  ↑↑

                一、CNC加工前序工作:建模與編程

                  CNC加工開始前,首先需要建模與編程。3D建模的難度由產品結構決定,結構復雜的產品建模較難,需要編程的工序也更多、更復雜。編程囊括了加工的工序設定、刀具選擇,轉速設定,刀具每次進給的距離等等。此外,不同產品的裝夾方式不同,在加工前要設計好夾具,部分結構復雜產品需要做專門的夾具。
                 
                  編程包含了整個產品的加工工藝,后續雖然都是CNC自動化完成,但前期編程一定要實踐經驗豐富的人員來操作,避免多次試錯提高成本。

                二、主要加工工藝
                  以下視頻展示了制造全金屬手機外殼所需的主要CNC加工工藝  ↓↓


                  使用高速鉆攻中心將鋁板材精準地銑成一定尺寸的規整三維體積,準備進行下一道工序加工。

                  粗銑:定位后粗銑出內腔結構、與夾具結合的定位柱、銑去外部大部分冗余材料。

                  銑天線槽:全金屬外殼的信號問題很棘手,需銑出天線槽為信號留出傳輸路徑,保持必要的連接點來保證機身強度與整體感。

                  CNC精加工:精銑內腔、外部結構、外表面、側邊等。


                拋光:使用高速精密CNC機床進行拋光,消除刀紋,為后續噴砂做準備。
                噴砂:將金屬表面處理成磨砂效果。
                陽極處理:
                一次陽極:為手機上色,陽極氧化把鋁變為金色。同時提高表面材質的穩定性
                二次陽極:機身表面形成堅固而致密的氧化膜,耐磨性進一步增強。


                  塑料外殼成型使用注塑工藝,只需開模便可批量生產,良率很高。而全金屬機身的CNC加工良率則由外殼的結構復雜性與精度要求共同決定,很難達到塑料外殼那樣的高良率,為了平衡高成本,大多制造企業在面對價格戰時會選擇購置大批CNC設備來降低綜合成本,達到生產率的要求。

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