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Jimmy@fcejmdg.com
時間:2021-08-20 11:31
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。同時要評估好胚料的大小,以及CNC的次數,前期評估的好壞直接影響到后面的加工時間和加工成本。
在將柱形鋁材按照前面評估的胚料大小進行切割并擠壓,這個過程被稱之為鋁擠,會讓鋁材擠壓之后成為規則的鋁板方便加工,同時更加致密,堅硬。因為原始的鋁材硬度和強度都不夠。手機機身采用的一般都是鋁合金,根據不同配方,材質也有著不同的特性。比如iPhone 6使用的6000系鋁合金材質強度不夠,出現大量彎曲的情況。而iPhone 6s用的7000系強度就高很多,但是變脆了、它更難被壓變形一旦超過受力負荷就不是變彎,而是斷裂了。根據廠商的不同需求,鋁合金的配方也有所不同。
CNC加工工藝:
1、鋁擠、DDG、粗銑內腔
接著將鋁合金板銑成手機機身需要的尺寸,方便CNC精密加工,接著是粗銑內腔,將內腔以及夾具定位的柱加工好,起到精密加工的固定作用。
2、銑天線槽、T處理、納米注塑
金屬機身最大的缺點就是信號問題,所以必須先把金屬機身進行開槽,讓信號可以出入的途徑。接著是對天線槽機型T處理,將金屬機身置于特殊的T液的化學藥劑中,從而使鋁合金表面形成納米級的空洞,方便納米注塑。接著就是實現納米注塑,在高溫高壓下,將特殊的塑料材質擠壓到經過T處理的凹槽內。(有些手機機身注塑是后面環節加入)

3、精銑弧面、精銑側邊
納米注塑結束后,就需要對金屬外殼件材質表面進行加工,也就是手機機身的3D塑型。這個流程過后手機機身的基本形狀也就加工出來了。
4、拋光、噴砂
使用頂級高速精密CNC機床,會使金屬機身達到A1~A2級別的光潔度,這還遠遠不夠。需要通過拋光工藝將機身加工至A0級光潔度,這一步過后就可以達到鏡面的效果。接著將金屬表面處理成磨砂的效果,噴砂處理是為了獲得膜光裝飾或細微反射面的表面,以符合光澤柔和等特殊設計需要。
5、一次陽極、高光處理(鉆石切割)、精銑內腔
為了金屬機身不被汗液等外界因素污染,提高其穩定性,必須為其進行陽極處理。這也是為手機機身上色的過程,鋁的陽極處理是金屬表面借由電流作用而形成的一層氧化物膜,顏色豐富、色澤優美、電絕緣性好并且堅硬耐磨,抗腐蝕性極高。
一級陽極過后,需要給音量鍵、揚聲器等等部分開孔。開孔后使用最高級別的超高速CNC機床對邊角進行切削,就是很神秘的鉆石切割環節了,說起來叫鉆石切割并不是因為切出來的邊框晶瑩剔透像鉆石一樣,而是完成切割的刀具就是鉆石。經過切割的外殼邊緣會有很好的高光感。配上粗細刀紋利用折光原理,可以大大增強裝飾效果。
需要強調的是,為了保證切割的寬度和角度嚴格一致,這里還得動用一種叫激光對刀儀的東西,來把控好切邊的刀紋路粗細和切邊寬度大小。簡單來講,就是激光對刀先在要切的地方走一圈,根據被測物的形狀測出數據反饋到CNC機床,然后切割才能開動。
6、二次陽極、銑導電位
接著對金屬機身的外部進行第二次陽極氧化,使外殼表面形成致密、堅硬的氧化膜,保證機身的耐磨性和耐污漬。經過陽極氧化的鋁合金外殼導電性會變差,所以需要把局部陽極氧化膜去掉,露出金屬已獲得良好的接地效果,這時需要再一次銑導電位的CNC處理。
7、熱熔螺母
到這里加工基本上就完成了。最后,利用機械手將裝配螺母鑲入到注塑的塑料中,用于固定主板或其他元器件。既然是壓鑄的話,就不可能是直接拿鋁材開刀,而是需要將鋁材融化成流體,方便后續在模具中成型。
當這些金屬變成流體之后,就可以注入壓鑄機內,然后壓鑄成手機金屬外殼件的雛形。雖然看起來比較簡單,但是即使這樣的環節,外殼加工中還是要時時防范出現沙孔,一旦有了沙孔,在后續的加工切割中,就會出現有小坑的狀況,所以 這里仍然需要改進工藝和模具結構,這個試錯改進的過程當中會浪費大量的原材料。
噴漆階段
在前面的壓鑄階段結束后,這些有了雛形的外殼該接受下一個選擇了,是像iPhone那樣接受陽極氧化處理,增加金屬質感呢,還是直接進行噴漆呢?這看起來是個很難的抉擇。但是現實卻跟審美無關:壓鑄外殼不利于做陽極氧化處理,另外還有一些產品差異化的考慮等等。
經過機床加工,沖掉多余的部分,磨掉毛刺之后,就可以看到手機金屬外殼已經基本成型了。至于上面那個開口,則是為了注塑而留的,這個后蓋上面的小孔等都是CNC加工出來以便注塑,加固機身。這個邏輯就跟iPhone 6開始的背部白帶條一樣,為了讓天線信號通暢,后蓋是不能使用完全的整塊金屬。所以在天線部分,我們總會看到有塑料的痕跡,這一點目前沒有辦法克服,而這部分的塑料也不算是噴點。
在注塑完成之后,經過再次打磨,接下來就是噴漆的過程了,廠商們肯定是不會拿上面的素顏外殼直接上的。噴漆的過程其實也是個技術活,手機在背部的塑料和金屬部分有明顯的分界線,如果噴漆工藝不夠好的話,這個分界線會依然可見,因此看不看得見這個金屬和塑料的分界部分,就是判斷噴漆工藝好不好的重要指標。
噴漆完畢之后,就是進行烤漆了,噴漆和烤漆一般來說不是一次就好,而是多次循環進行。并且在烤漆和噴漆之間,還會有再次的打磨,這組手機金屬外殼最終會經歷5次噴漆,5次烤漆和2次打磨。通常第一遍是底漆,最后一遍的漆料中會加入珠光粉或者鋁粉,以保證質感和觀感。
到了這一步,就是手機廠商們最喜歡放出來的部分了,因為這個部分有一個非常好聽的環節,叫鉆石切割。不過在這個鉆石切割之前,廠商們還需要給攝像頭、音量鍵、揚聲器等等部分開孔。
在各個孔開好之后,就是很神秘的鉆石切割環節了,說起來叫鉆石切割并不是因為切出來的邊框晶瑩剔透像鉆石一樣,而是完成切割的刀具就是鉆石。經過切割的外殼邊緣會有很好的高光感了。和前面的噴漆烤漆弄一遍不夠類似,這里的鉆石切割也不能一遍完 事,兩遍最少,三遍算是業界良心,畢竟多一個步驟,就多一些成本。
需要指出的是,為了保證切割的寬度和角度嚴格一致,這里還得動用一種叫激光對刀儀的東西,來把控好切邊的刀紋路粗細和切邊寬度大小。簡單來講,就是激光對刀先在要切的地方走一圈,根據被測物的形狀測出數據反饋到CNC機床,然后切割才能開動。