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揭秘手机金属外壳加工工艺及国内的生产厂家

自iPhone5以全镁铝合金开启金属风潮之后以来,众多手机生产商开始了不同程度的采用金属外观件。一块金属铸件,需要经历多少工序,才能变成我们手中精美的手机外壳?


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乐视推出的手机乐Max采用全金属手机,每一个金属机身在生产流水线中超过100分钟。让我们揭秘它从一块重达357g的铝材,到最终37.5g的成品外壳,历经的16道精湛工艺。

1

铝挤

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第一步将柱形铝材进行切割并挤压,这个过程被称之为铝挤,会让铝材挤压之后成为10mm的铝板方便加工,同时更加致密、坚硬。

2

DDG

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使用CNC机床(高速钻攻中心),经过DDG环节将铝板精准地铣成152.2×86.1×10mm的规整三维体积,以方便之后的CNC精加工。

3

粗铣内腔

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为方便CNC加工,使用墙内夹具夹住金属机身。粗铣内腔,把内腔、以及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

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对于全金属手机而言,最难解决的就是信号问题,当年iPhone 4刚上市时也遇到金属边框造成的信号差问题。同样金属铝也可以屏蔽(削弱)手机射频信号,所以必须经过开槽的方法,让信号可以有出入的路径。所以,铣天线槽是最重要、最难的一步,天线槽必须铣得均匀,并且保持必要的链接点以保证金属壳的强度和整体感。

5

T处理

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经过铣天线槽之后,就要使用“T处理”把铝材处理成可以与工程塑料相结合的表面。需要将金属机身置于特殊的T液等化学药剂中,使铝材表面形成纳米级(1纳米=10的-9次方米)孔洞,为下一步的纳米注塑做准备。

6

NMT纳米注塑

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“注塑”环节因为有了之前T处理过的金属机身,从而可以让NMT纳米注塑工艺得以实现。NMT纳米注塑是将高温高压状态下的特殊塑料挤入经过T处理的金属材料上,让塑料与金属表层的纳米级细小孔洞紧密结合,从而达到紧固天线的目的。

7

精铣弧面

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对于全金属手机而言,除了信号天线难以处理之外,还有就是金属机身的3D塑形,这恰好也是最费时的一道工序,耗时需1000秒以上。

8

精铣侧边

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细心的朋友可能会注意到,金属机身的3D弧面被CNC铣出来了,但是在边缘还保留一圈冗余,这时就需要精铣侧边,然后就能看到金属外壳的雏形了。

9

抛光

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之前使用顶级高速精密CNC机床,但也只能达到A1~A2级光洁度,要想达到后续加工需求,需要将其抛光至A0级光洁度,可呈镜面效果。

10

喷砂

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然而全金属手机并不是全光面的效果,而是呈现磨砂表面。这就需要通过“喷砂”工艺,将金属表面处理成磨砂效果。

11

一次阳极

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铝合金较为稳定,为了不被汗液等外界因素所干扰,就必须要对其进行阳极处理。同时这也是为手机上色的过程,通过阳极氧化让铝本色变为金色。为铝合金进行染色的过程中是非常难以控制的,控制不好就会出现色差、斑点等,这也会降低良品率。

12

高光处理

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极富光泽的切边设计,需要使用最高等级的超高速CNC机床对边角进行切削,这个过程也被称为钻切或高光处理。

13

精铣内腔

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经过12步的加工后,金属外壳已初见端倪,这时就要将用于夹具锁止的定位柱等多余料件去除,让金属外壳内完全整洁。

14

二次阳极

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已经被CNC处理好的外壳还需要第二次阳极处理,使表面被氧化,形成致密、坚硬的氧化膜,让其更加耐磨且不易沾污。

15

铣导电位

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经过阳极氧化后的铝合金外壳导电效果会变差,所以就需要将局部阳极氧化膜去掉,露出金属以获得良好的接地效果,也就还需要再经历一次铣导电位的CNC处理。

16

热熔螺母

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最后,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。


以往的塑胶手机外壳,通过制造模具即可实现批量生产,生产成本相对较低,生产效率较高。而现在的金属手机外壳,完全是通过CNC精密机床一件一件加工出来的,生产成本要高得多,为了满足生产效率要求,制造企业不得不采购大批量的CNC钻攻加工中心机床。


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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!”


供参考:国内主要CNC加工厂及CNC数目


CNC制造厂商

CNC机器数量(台)

富士康

100000

可成

20000

比亚迪

19000

米亚(联丰集团)

11000

无锡捷普

10000

长盈精密

10000

恒信

9000

崇州捷普

5000

钱大五金制品厂

4500

劲胜

3000

领胜

2500

宜安科技

2000

华茂

2000

通达集团

1500

天驰集团

1365

捷荣

1000

珠海光宝

800

兴科集团

500

中泰集团

500

国茂

150

(数据来源于网络,可能会有出入,仅供参考)



国内其他CNC加工厂还有:及成集团、百汇、誉铭新、联懋集、新声集、鸿益进集团、梦之坊集团、联振塑胶、古菘集团、晟铭电子、湘将鑫、四贤、联振、大富、鑫王牌、生利、富莱骏、攀升、可成、领胜、日腾、泽台、黄河精密、建富、赫比、领胜、富诚达、国泰、丰采、绿点、东方亮彩、富兰德等。




事实上,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/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。


来源前沿数控技术


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